Aut 225 Aula 3 Acesso ao Sol, Sombreamento, Ofuscamento

Transcrição

AUT 225
ACESSO AO SOL,
SOMBREAMENTO E
OFUSCAMENTO EM ÁREAS
URBANAS
Prof. Dr. Denise Duarte
Estrutura



Por que acesso ao sol ou sombreamento em áreas urbanas?
 O sol como fonte
 Forma urbana, insolação e sombreamento
 Usos finais da energia
 Histórico
 Ferramentas: envelope solar, UVA, shadow umbrella
Ofuscamento urbano
Aplicações
Cidade
Edifício
Sistemas
Usuário
Obstrução
Determinação geométrica da obstrução
O recurso solar
380 nm
780 nm
Frequência de ocorrência
Luz Difusa – São Paulo
DIFUSA
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
10
00
20
00
30
00
40
00
50
00
60
00
70
00
10
00
0
15
00
0
20
00
0
25
00
0
30
00
0
35
00
0
40
00
0
45
00
0
50
00
0
75
00
0
0
0%
Iluminância (lux)
Frequência de ocorrência
Radiação Global – São Paulo
GLOBAL
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0
10
00
20
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30
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40
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00
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0
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0
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0
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0
50
00
0
75
00
10 0
00
0
12 0
50
0
15 0
00
00
0%
Iluminância (lux)
Forma urbana, acesso ao sol e sombreamento
Chicago
Boston
Los Angeles
Nova Iorque
Barcelona
Paris
Londres
Frankfurt
Curitiba
Rio de Janeiro
Belo Horizonte
São Paulo
Usos finais da energia

Objetivo: conforto do usuário

Possibilidades de uso da energia solar

Iluminação

Aquecimento de ambientes (pode ser indesejável)

Aquecimento de água

Geração fotovoltaica
PASSIVOS
(PRÓ-)ATIVOS
variável comum:
ECONOMIA OU GERAÇÃO DE ENERGIA
Histórico
William Atkinson
1912
Histórico
Revolução industrial (preocupação sanitarista)
Estudos de Gropius (década de 1930)
Histórico
Daylight Code – Inglaterra / Indicadores de altura permitida
(Allen & Crompton, 1947)
 Ângulos entre 65º e 15º
 Fator de céu para áreas residenciais e não residenciais

Para o céu inglês => 15 a 65 lux na janela
Histórico
Daylight Code – Inglaterra
(Allen & Crompton, 1947)
Envelope solar – Los Angeles
Knowles & Berry, 1980
Maior volume que uma edificação pode ocupar sem causar sombreamentos
indesejáveis nos lotes vizinhos
Define o período necessário entre 9:00 e 15:00 para Rooftop access, Whole-building access e Whole-site access
Shadow Umbrella /envelope de
sombreamento

conceito oposto ao do envelope solar

proteção ao sol na escala urbana

uso da morfologia urbana para criar espaços
sombreados , com o objetivo de evitar o
aquecimento das superfícies

impacto direto nas condições de conforto
térmico urbano, na medida em que áreas
sombreadas mantém as superfícies menos
aquecidas
M. Rohinton Emmanuel (Sri Lanka, 1993)
Acesso ao sol e alta densidade

Sombreamento mútuo inevitável em áreas de alta densidade

Diferenças de altura entre os edifícios com orientações adequadas podem melhorar a
disponibilidade de luz entre 20 e 30%, e de ventilação entre 30-40%, quando comparados
a arranjos mais regulares (NG, 2004; NG 2010).
Estudos chegando a conclusões semelhantes foram desenvolvidos também no Brasil
(BITTENCOURT, 1997; BRANDÃO, 2004; BRANDÃO, 2009; PRATA, 2005).

UVA – Unobstructed Vision Area
Hong Kong (Ng, 2001)


HK desde 2001 com uma legislação de proteção ao acesso à luz natural.
A UVA é a área de um cone plano perfeito com 100º de abertura e raio igual à altura da edificação
obstrutora que não intercepta a edificação
UVA – Unobstructed Vision Area
Hong Kong (Ng, 2001)
http://www.polarinertia.com/nov05/hongkong01.htm
Ofuscamento em espaços urbanos
thermal and visual glare


provoca desconforto no espaço externo, na maioria das vezes por
reflexões dos raios solares nas fachadas envidraçadas
pode ter consequências mais graves
Curitiba, 2013
Edifício 20 Fenchurch Street, Londres, conhecido como Walkie-Talkie, por sua forma, ou mais recentemente, por Fryscraper,
depois de setembro de 2013
Edifício 20 Fenchurch Street, Londres
Ofuscamento em espaços urbanos, visual e térmico

Ofuscamento térmico é a concentração de energia radiante que causa
ganhos de calor indesejados. Não necessariamente visível, mas pode ser
bastante significativo.

Ofuscamento visual é mais complexo. Definições tradicionais de
ofuscamento visual eram relacionadas ao efeito do ofuscamento, ao invés da
origem do problema. Tratando a fonte do problema e o impacto
separadamente, pode-se distinguir:

Ofuscamento desabilitador (disability glare), que reduz a habilidade de visão

Desconforto por ofuscamento (discomfort glare), pode acontecer sem provocar
desabilidade mas, mesmo assim, causando desconforto

São três as causas : ofuscamento absoluto (absolute glare), ofuscamento
relativ0 (relative glare) e ofuscamento informacional (informational glare).
 Ofuscamento absoluto ocorre quando há uma fonte de luminância no
campo de visão que é suficiente para causar danos à visão, não
importando o nível de luminância do entorno.
 Ofuscamento relativo ocorre quando o olho se adapta ao nível de
luminância do fundo no campo de visão e o contraste entre uma
luminância específica no campo de visão e a iluminância no fundo
excede um certo limite.
 Ofuscamento informacional ocorre quando a informação torna-se
indisponível. Luz refletida na tela do computador é indesejável porque
a informação na tela é perdida, mesmo que a luminância não se
encaixe nos dois casos anteriores.

Ofuscamento urbano pode ser provocado pelo desenho, pela localização e pela
orientação do edifício

implica em desconforto e comprometimento da segurança no ambiente externo,
especialmente para o trânsito, bem como no aumento da carga térmica e no
consumo de energia de edifícios afetados

conflito entre a necessidade ou a conveniência de reflexão pela envoltória para
diminuir os ganhos de calor nos edifícios ou o aquecimento das superfícies
urbanas, por um lado, e o ofuscamento no espaço externo, por outro

o desenho, a localização e o impacto de superfícies refletivas devem ser
considerados no desenho urbano, no projeto do edifício e devem ser objeto
de regulamentação urbana

edifícios pintados com cores claras para absorver menos
radiação ou com grandes fachadas envidraçadas podem
incluir soluções mitigadoras para o ofuscamento urbano:
 o tratamento das superfícies,
 a inclusão de peles externas de sombreamento
 o tratamento da paisagem

acabamento irregular cria pequenas sombras e reduz o
ofuscamento na rua; assim como um acabamento jateado em
superfícies aluminizadas ao invés do acabamento especular;

o uso de proteções externas também diminui o ofuscamento

as peles externas de sombreamento podem também incluir
vegetação, nos fechamentos verticais e horizontais.
Biblioteca Nacional de Cingapura. Recortes e detalhes das fachadas que contribuem para
minimizar o ofuscamento provocado pelas cores claras, além de outros benefícios microclimáticos
para o edifício e para o entorno
Walt Disney Concert Hall, Frank Gehry
Los Angeles

O edifício aumentou as temperaturas do entorno até
60ºC e algumas superfícies atingiram 170ºC,
suficiente para derreter alguns plásticos

Implicações para o uso de materiais especulares em
edifícios podem inclusive anular os supostos
benefícios ao aquecimento urbano

Tratamentos de superfície, incrementos às
superfícies, sombreamento e tratamento paisagístico
PRECIS
Assessing the Potential for Renewable Energy in Cities



Avalia potencial que o meio urbano
tem para aproveitamento solar
Utiliza o Radiance, desenvolvido pelo
LBL, para verificar a radiação
incidente em fachadas de novos
edifícios, bem como avaliar o impacto
na radiação incidente nas fachadas dos
edifícios pré-existentes
Avalia as áreas disponíveis para a
instalação de tecnologias solares
(iluminação natural, aquecimento de
ambientes e conversão fotovoltaica)
0
Irradiação nas superfícies
Google Project Sunroof
Project Sunroof computes how much
sunlight hits your roof in a year. It takes
into account:

Google's database of aerial imagery and
maps

3D modeling of your roof

Shadows cast by nearby structures and
trees

All possible sun positions over the course
of a year

Historical cloud and temperature patterns
that might affect solar energy production
0
Irradiação nas superfícies
LT-Urban – DEM model
Baker, Steemers et al. / University of Cambridge
Estudos para a LUOS Belo Horizonte
(Assis, Valadares e Souza, 1995)
Critérios (ALUCCI, 1986)
 Duas horas de sol no solstício de inverno
para o quadrante N
 Iluminação natural mínima de 150lux das
8h às 16h, em 80% do ano
Argumentos
 Iluminação natural
 Insolação
 Uso de energia solar para aquecimento de
água
Resultados
 Proposto => 45º
 Aplicado => entre 70 º e 80 º
Estudos para o COE de Mogi das Cruzes
(Duarte, Brandão, Prata - NUTAU, 2004)

Inovação em relação aos demais
códigos o país: propor recuos
diferenciados para cada orientação
22.6
22.6
24.7
21.5
1.5
13.8

Insolação / Critério adotado:
mínimo de uma hora de sol em
todas as fachadas, exceto a sul, com
tolerância de mais ou menos 15º, no
solstício de inverno.
28.8
16.4
11.9
3.4
21.
24.9
3
14
0
6.1
.10
20
1
4.1
.11
22
18
.12
22
15
16
17
13
12
11
10
8.3
9
23
.2
8
7
9.2
21
.1
6
22
.12
(Duarte, Brandão, Prata - NUTAU, 2004; PLEA 2004)
4
4
4
4
4
16
16
16
4
4
16
16
16
4
16
4
16
4
4
16
4
4
16
4
4
4
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16
16
16
16
51
134
91
4
4
29
97
16
29
29
29
16
16
29
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16
29
42
42
29
29
29
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4
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29
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42
50
50
50
50
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42
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4
29
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50
50
50
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42
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42
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51
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4
51 51 51 51 51
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91
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134
91
134
134
97
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51
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51 51 51 51 51
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4
29
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134
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29
50
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29
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134
134
134
51 51 51 51 51
50
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42
29
91
91
29
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91
134
51
50
51
42
4
16
29
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134
51 51 51 51 51
50
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16
4
29
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97
51
50
42
29
134
29
29
51
50
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50
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29
16
29
29
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4
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29
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29
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4
42
91
29
29
29
16
4
50
97
91
16
16
16
4
51
50
4
16
4
4
Depende da composição entre Aj/Ap,
do nível de iluminância desejado no
plano de trabalho e da eficiência
desejada.
4
Iluminação
N
N
N
N
22.6
22.6
24.7
24.7
13.8
13.8
28.8
28.8
11.9
11.9
24.9
24.9
0
6.1
0
6.1 0.10
2 0
.1 1
20 4.1
1 1
4.1 2.1
2 1
.1
2218
18
.12
22 2
.1
22
17
17
16
16
15
15
14
14
13
13
12
12
11
11
22.6
22.621.5
21.5
1.5
1.5
16.4
16.4
3.4
3.4
21.3
21.3
10
10
9
9
8
8
7
7
 = 45°
8.3
28.
3.23
3.2
92.2
21 9.2
.1
21
.1
6
6 22.1
22 2
.12
22.6
22.6
24.7
24.7
13.8
13.8
28.8
28.8
11.9
11.9
24.9
24.9
0
6.1
0
6.1 0.10
2 0
.1 1
20 4.1
1
1
4.1 2.1
2 1
.1
22 18
18
.12
222
.1
22
17
17
16
16
15
15
14
14
13
13
12
12
11
11
22.6
22.6 21.5
21.5
1.5
1.5
16.4
16.4
3.4
3.4
21.3
21.3
10
10
Relação Área de Piso/Área de
janela necessária para se obterem
os níveis de luminância mostrados
Obstruction angle
8.3
9
9
8
8
7
7
 == 70°
70°

8.
233
.2
293
.2
291.2
.1
21
.1
6
2
6 2.1
2
22
.12
Fachada Norte
Norte
Fachada
Fachada Nordeste
Nordeste
Fachada
N
N
N
Iluminance
(lux)
300
500
22.6
22.6
24.7
24.7
22.6
22.6
21.5
21.5
1.5
1.5
16.4
16.4
3.4
3.4
13.8
13.8
28.8
28.8
11.9
11.9
24.9
24.9
0
6.10
6.1 .10
20.10
20 .11
4 1
4.1 .11
22.11
2218
18
.12
22.12
22
21
21.3.3
16
16
15
15
14
14
13
13
12
12
11
11
10
10
9
9
17
17
8
8
7
7
 = 65°
Fachada Leste
8.
8. 3
23 3
23 .2
9 .2
9 .2
2 .2
211.1
.1
6
6 22
22 .12
.12
22.6
22.6
24.7
24.7
22.6
22.6
21.5
21.5
1.5
1.5
16.4
16.4
3.4
3.4
13.8
13.8
28.8
28.8
11.9
11.9
24.9
24.9
Efficiency
55° 60° 70° 80°
60%
14
13
11
8
70%
10
10
8
6
80%
7
7
5
4
60%
7
7
5
4
70%
6
5
4
3
80%
4
4
3
2
60%
6
5
4
3
70%
4
4
3
3
80%
3
3
3
2
21
21.3 .3
0
6.1
0
6.1 .10
00
2.1
20 .11
41
4.1 .11
2.121
22 18
18
.12
2.122
22
16
16
15
15
14
14
13
13
12
12
11
11
10
10
9
9
8
17
17
8
7
 == 63°
63°

7
8.
8.3 3
23
23 .2
9.2
9 .2
2 .2
21 1.1
.1
6
6 22
22 .12
.12
Fachada Sudeste
Sudeste
Fachada
Análise das obstruções máximas que
permitissem uma hora de sol nas fachadas
N, NE, L, SE
750
Recomendação para ângulo de obstrução de 70o,
e relação de Área de Piso/Área de janela de 1/5
– 300lux iluminância por 80% ano
New
Building
Site boundary
Exisiting
building
Obstruction
angle
Orientation
Angle
Set-back (m)
S ( 15°)
45º
H - 3.20
NE - NW - L - W ( 20°)
65°
0.45 H - 2.50
N - SE - SW
70°
0.35 H - 2.50
Estudos de densidade
Coeficiente de aproveitamento:
De 5,5 a 10,0
Número de andares
De 8 a 12
Shangai, RRogers

mistura de edifícios altos e baixos;

variedade de alturas para
maximizar o acesso da luz natural
e dos ventos;

edifícios de diferentes alturas
agrupados (clusters), minimizando
seu impacto sobre os espaços
públicos;

recuos estabelecidos em função
da orientação solar, e não da
relação frente/fundos.
Shangai, RRogers
Shangai, RRogers
Shangai, antes e depois
Elephant and Castle, Londres
http://www.elephantandcastle.org.uk/
Estudos de sombreamento
Estudos de sombreamento
Impacto do sombreamento das torres

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