Iluminação Natural | Estudo realizado para salas de aula em Tucumán, por Guillermo E. Gonzalo

▼▼▼▼▼ L U M E     A R Q U I T E T U R A 86   a u l a   r á p i d a Iluminação Natural Estudo realizado para salas de aula em Tucumán Por Guillermo E. Gonzalo Ilustração da escola Capitán de los Andes ▼▼▼▼▼ L U M E     A R Q U I T E T U R A 86 E STUDOS   REALIZADOS   SOBRE   RENDIMENTO   ESCOLAR ,  NOS   QUAIS foram analisados os resultados de 21 mil alunos, em mais de 2 mil salas de aula,mostram que estudantes que fazem provas em escolas com salas de aula bemiluminadas e com maior iluminação natural têm um rendimento da ordem de 20%maior em provas de matemática e de 26% maior em provas de leitura (Loisos G.,1999). Ainda sobre dados estatísticos, pesquisas realizadas na Califórnia mostramque cerca de 40% do consumo energético nas escolas pode ser atribuído simples-mente à iluminação elétrica (Daylighting and Windows, 2005). Considerando-seestes e outros estudos no campo da luminotécnica, é de fundamental importânciano projeto arquitetônico de edifícios escolares, especificamente no que diz respeitoa salas de aulas, considerarmos o desenvolvimento de um sistema de janelas queofereça níveis adequados de iluminação natural, de maneira a garantir o confortovisual dos estudantes, bem como favorecer economia de energia elétrica quandodo uso de iluminação artificial. Para que os sistemas de janelas sejam eficientes, o projeto deve ser criterioso, de forma a evitar a entrada de radiação solar no interior, o que causa ofuscamentoe superaquecimento do ambiente em locais de clima quente, como é o caso dacidade de Tucumán, onde foi desenvolvido o estudo de projeto que apresentamosneste artigo. Os sistemas de janelas mais freqüentemente empregados nas escolas de Tucumán têm controle solar do tipo “tudo ou nada” (persianas, cortinas deenrolar, etc) e não respondem às premissas básicas deadequadas condições lumínicas e de isolamento(Ledesma S.L. et al., 2003).

L U M E     A R Q U I T E T U R A ▼▼▼▼▼ 87 Atualmente, complexas tecnologias de vidros especiais permitem um adequado controle daentrada de luz solar em vez de favorecer a distribui-ção da luz natural. Entretanto, soluções como estassão inaplicáveis em nosso contexto, considerando-se a situação econômica do país. Portanto, érecomendável a adoção de sistemas simples,preferencialmente os de fácil manuseio ou fixos. O estudo descrito a seguir (e que pode ser encon- trado na íntegra no site www.lumearquitetura.com.br)apresenta propostas de projeto para sistemascustomizados de janelas, desenvolvidos com oobjetivo de se obter um efetivo aproveitamento dailuminação natural, adequado controle da radiaçãosolar, conforto visual e economia de energia. Sãopropostos sistemas de resolução construtivasimples e viável às condições econômicas dasescolas de Tucumán. Descrição do trabalho Descrição do trabalho Descrição do trabalho Descrição do trabalho Descrição do trabalho Em 90% dos casos considerados na pesquisa inicial para desenvolvimento do estudo, verificou-se que não são cumpridas as condições mínimasde iluminação estabelecidas segundo as normaslocais (Normas IRAM). Pôde-se observar, também,que no interior das salas ocorrem problemas deofuscamento devido à entrada de raios solares,inadequada distribuição da iluminação, falta deuniformidade, excessivos contrastes, entre outrosfatores. Esta situação gera condições de descon-forto visual e, na maioria dos casos, recorre-se aouso permanente de iluminação artificial, com osconseqüentes gastos energéticos. Numa segunda etapa de pesquisa, foram avaliados casos com uso de parassóis utilizadoscom freqüência nas janelas de escolas da cidade,que possibilitaram a identificação dos níveispercentuais de obstrução da radiação solarconseguidos por este tipo de proteção, ao longodo ano. Ao final, foram analisados locais com diferen- tes situações de sistemas de janelas com “prate-leiras de luz”, a partir das quais se pode estabele-cer melhora das condições de iluminação interior,principalmente se tais prateleiras se encontraremorientadas para o Norte. A partir dos estudos mencionados foram projetados sistemas de janelas para as salas de aula de escolas de Tucumán, considerando-se aseguinte pauta básica: ●  Evitar a colocação de janelas nas orientações Leste e Oeste. ●  Distribuir as janelas em paredes opostas para permitir a iluminação bilateral. ●  Utilizar proteções solares nas janelas que permitam a obstrução total da radiação solarincidente. ●  Incorporar “prateleiras de luz”, as quais favore- cem a obstrução da radiação solar e beneficiam adistribuição da iluminação natural. ●  Utilizar janelas superiores para melhorar a iluminação natural interior, pois permitem o ingressode luz em direção à parte mais profunda da sala, oaporte de iluminação de um setor mais luminoso daabóboda celeste e uma menor possibilidade deobstrução por elementos exteriores. ●  Cumprir com os valores de superfície envidraça- da recomendados pelo documento “Critérios eNormativa Básica de Arquitetura Escolar”. Os sistemas implantados foram desenvolvi- dos para serem aplicados em salas de aulaorganizadas em forma linear, com janelas emparedes opostas e com uma galeria de circulaçãonum lado das mesmas, já que é a situação que severifica com maior freqüência nos estabelecimen-tos escolares. As dimensões da sala de aula correspon- dem à superfície mínima requerida por alunopara um número máximo de trinta estudantes,estabelecida no documento “Critérios e Normati-va Básica de Arquitetura Escolar”. As superfíciesde janelas foram determinadas segundo oindicado no documento mencionado, querecomenda uma relação máxima entre áreaenvidraçada e área de piso de 25% em locaiscom orientação Norte ou Sul. Como cerca de 40% do consumo energético nas escolas pode ser atribuído simplesmente à iluminação elétrica, é de fundamental importância no projeto de edifícios escolares, considerarmos o desenvolvimento de um sistema de janelas que ofereça níveis adequados de iluminação natural.

▼▼▼▼▼ L U M E     A R Q U I T E T U R A 88 O sistema de janelas proposto para a orienta- ção Norte se encontra setorizado em duas partes: aparte inferior, que consiste em três janelas dedimensões básicas de 1.10 de largura por 1.20mde altura, as quais possibilitam visualizaçãoexterior; e a parte superior, composta por janelashorizontais (setorizadas e corridas) que permitemreforçar a iluminação interior em direção à partemais profunda da sala e que contam com um beiralde proteção solar. Entre as duas partes - inferior esuperior - coloca-se uma “prateleira de luz” (em direção ao interior da sala) que permite reforçar ailuminação por reflexão até o teto. Nos casos emque as janelas inferiores não estão protegidas pelagaleria, a “prateleira de luz” se prolonga até oexterior, servindo também como beiral para impediro ingresso de radiação solar no verão. Na orientação Sul são colocadas quatro janelas que possuem proteções solares com telasverticais em ambos os lados, e beiral, quando asmesmas não se encontrarem protegidas pelagaleria. Foi feito um protótipo, em quatro versões,avaliando-se o ponto de vista lumínico e deisolamento em diferentes situações de orientaçãoe projeto (Figura 1). Para avaliar o comportamento lumínico das versões do protótipo foram determinados os níveisde iluminação natural no interior, para o qual serealizaram medições em modelos construídos emescala 1:10 dentro de um céu celeste artificial(Figura 2). Foram determinados quatro pontos demedição alinhados de forma perpendicular àsparedes que contêm as janelas. Com uso de umluxímetro foram registrados os níveis de ilumina-ção da altura do plano de trabalho (0,80m). Para a avaliação de isolamento, foram deter- minados os ângulos necessários para 100% de ra-diação solar em cada situação analisada (Figura 3). A partir dos resultados obtidos, pôde-se observar que a proposta analisada superavaamplamente a pauta estabelecida. Figura 1:Situação de janelasproposta paraas salas de aula. Figura 2: Colocação dos pontos de análise no local. Figura 3:Ângulos de obstruçãosolar das prateleirasde luz sobre as janelasao Norte.

▼▼▼▼▼ L U M E     A R Q U I T E T U R A 90 Determinação de consumo energético Determinação de consumo energético Determinação de consumo energético Determinação de consumo energético Determinação de consumo energético Com o objetivo de quantificar a possível redução no consumo energético com a implemen-tação do protótipo proposto, se tomou comoexemplo de estudo uma escola que apresenta umpartido de projeto tipologicamente freqüente emTucumán. O estudo consistiu na comparação entreo consumo energético empregado atualmente paraa iluminação artificial e o provável consumoenergético no caso de ser implementado nas salasde aula o sistema de janelas projetado. A escolaescolhida tem salas de aula dispostas linearmente,com galeria em um dos lados e iluminação bilateral(Figura 4). Apesar de contar com sistema bilateralde janelas, sendo estas superiores em um doslados, os níveis de iluminação natural ficam muitoabaixo dos estabelecidos na Norma IRAM, deforma que o uso de iluminação artificial é pratica-mente permanente durante todo o ano. A incorporação das janelas projetadas modifica notavelmente as condições de ilumina-ção natural, considerando-se a proposta um CLDmédio de 5%. A partir dos níveis de iluminaçãonatural registrados no interior da sala, determinou-se a quantidade de luz artificial necessária emambas situações, de forma a se alcançar acondição de iluminação de trezentos lux, estabele-cido como nível adequado. Considerando-se a variabilidade da ilumina- ção natural no interior da sala, se estabeleceramdiferentes situações de iluminação: Figura 4: Planta e Corte de salas de aula analisadas. ●  Situação 0: nenhuma lâmpada em níveis de iluminação natural maiores que 300 lux. ●  Situação 1: 6 lâmpadas em uso para comple- mentar a iluminação natural quando esta seencontra entre 150 e 500 lux. ●  Situação 2: 9 lâmpadas em uso para comple- mentar a iluminação natural quando esta seencontra entre 75 e 150 lux. ●  Situação 3: 12 lâmpadas em uso para comple- mentar a iluminação natural quando esta seencontra com níveis inferiores a 75 lux. Calculou-se o número de luminárias necessári- as para as três situações de iluminação determina-das. As luminárias foram definidas considerando-seque as mesmas se encontram embutidas no teto eque a sala de aula conta com piso escuro, teto eparedes claras. Além disso, considerou-se o uso delâmpadas fluorescentes padrão. Com o objetivo de quantificar a incidência que teria o uso racional da iluminação artificial, foramconsideradas duas situações de uso diferentes:1. Sem controle de uso: esta situação, que é amais freqüente em edifícios públicos, estabelece oacendimento da totalidade das luzes no início dajornada e o apagar das mesmas no fim do dia.2. Com controle de uso: esta situação estabeleceo ajuste do acendimento das luzes em função dadisponibilidade de iluminação natural interior. A partir dele se estabeleceu a quantidade de horas em que as lâmpadas ficariam acesas,segundo as três situações antes descritas. Combase no tempo de utilização das lâmpadas, calcu-lou-se o custo da energia necessária para a ilumina-ção artificial de cada caso mencionado, consideran-do-se os gastos em energia elétrica, manutenção ereposição da instalação (Assaf 1997). Finalmente, as situações foram comparadas e estudadas, levando-se em conta o consumo deonze salas de aula, configuração de um setor daescola escolhida. Considerando-se que as luzes O protótipodesenvolvido permitiulevantar-se uma propostade projeto de sistemasde janelas de fácilaplicabilidade nosestabelecimentosescolares

L U M E     A R Q U I T E T U R A ▼▼▼▼▼ 91 funcionam sem serem controladas, o gastoenergético final por ano diminui 68.8%. Conside-rando-se o uso racional da iluminação artificial,mediante a conscientização dos usuários, conse-guindo-se que as luzes funcionem de formacontrolada, o gasto energético final por anodiminuiria o valor de 90.3%. Os valores de consumo energético diminuiri- am 62,1% e 79,8%, respectivamente, ao seconsiderar o gasto total de energia, manutenção ereposição de lâmpadas. Conclusões Conclusões Conclusões Conclusões Conclusões O estudo descrito abrangeu as instâncias de diagnóstico da situação das condições de ilumina-ção natural das escolas e incluiu uma completaanálise sobre o comportamento lumínico e deisolamento de diferentes soluções de janelas esuas proteções. O protótipo desenvolvido permitiu levantar-se uma proposta de projeto de sistemasde janelas de fácil aplicabilidade nos estabeleci-mentos escolares construídos ou a construir nacidade, com ações que respondem às condiçõesclimáticas locais, garantem benefícios energéticos,oferecem melhor qualidade de vida e uma menordeterioração do meio ambiente.  Este artigo é o resumo do estudo “Aproveitamento da Iluminação Natural em Edifícios Escolares em Tucumán”, desenvolvido pelo Dr. Arq. Guillermo E. Gonzalo e pelas arquitetas Sara L. Ledesma, Susana Cisterna, Viviana M. Nota, Gabriela Márquez Veja e Graciela Quiñones, da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Nacional de Tucumán. Este trabalho foi vencedor do primeiro Concurso Técnico de Eficiência Energética na Categoria Ilumina- ção, na Biel Lighting Building 2005. O trabalho e as referências bibliográficas podem ser lidos na integra no site www.lumearquitetura.com.br