A aplicação da automação da iluminação e sua contribuição

A aplicação da automação da iluminação e sua contribuição para a eficiência energética em empreendimentos
residenciais
julho de 2013
A aplicação da automação da iluminação e sua contribuição para a
eficiência energética em empreendimentos residenciais
Maria Cristina Lozzer – [email protected]
Pós Graduação em Iluminação e Design de Interiores
Instituto de Pós-Graduação – IPOG
Vitória, ES, 02/08/2012
Resumo
Este artigo apresenta o uso da automação da iluminação artificial como uma solução integrada e
complementar à iluminação natural, como forma de contribuir para a eficiência energética em
novos empreendimentos residenciais. Aborda os benefícios que podem ser obtidos com o uso da
automação da iluminação em residências, desde conforto, saúde e segurança para seus moradores,
até sua contribuição para a redução do consumo de energia elétrica, a partir de um melhor
aproveitamento da iluminação natural. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica utilizando autores
ligados à área, sites técnicos e catálogos de fornecedores. Os resultados encontrados apontam que
o mercado já dispõe de equipamentos e sistemas para esta automação, desde soluções bastante
simples até bem sofisticadas e complexas, embora se faça pouco uso nos projetos residenciais, não
se obtendo ganhos em eficiência energética. Ao final, conclui-se que é possível reduzir o consumo
de iluminação residencial através de sua automação, cabendo aos projetistas de iluminação a
concepção desta tecnologia em seus projetos e a orientação junto a seus clientes incentivando-os a
terem seus projetos com previsão para isto e para possíveis expansões futuras, pois o constante
desenvolvimento da tecnologia sinaliza para uma redução de custos destas soluções.
Palavras-chave: Eficiência energética. Iluminação Residencial. Automação.
1. Introdução
Nos primórdios da civilização, a fonte de luz artificial constituía-se basicamente do fogo e, dentro
das moradias, eram usadas velas, tochas e lampiões, entre outros. Entretanto, muitos arquitetos do
passado exploravam com maestria o uso da iluminação natural em seus projetos, criando efeitos
artísticos nos ambientes, com pouco ou nenhum uso de iluminação artificial durante o dia.
Segundo Schmid:
Até o início do século XX, as edificações dependiam em grande parte da luz natural, e eram
projetadas de modo a aproveitá-la racionalmente. A iluminação a querosene,
desconfortável, era reservada à noite, ocasião em que mesmo uma lâmpada fraca
proporcionava algum contraste aproveitável. A lâmpada elétrica, inventada por Edison,
aparentemente libertou os usos diurnos da arquitetura dos preceitos da iluminação natural,
para se tornar enfim escrava da rede de energia (SCHMID, 2005:308).
Com o surgimento da luz elétrica, o homem passa a achar um luxo obter a luz em sua moradia
apenas acionando um botão. Desde seu surgimento até os dias atuais, a iluminação artificial já teria
passado pela fase do “homem-luz” onde era comum o uso de luzes pessoais como tochas e
lanternas, em seguida pela fase da “casa-luz” com o uso de aparelhos de iluminação integrados nas
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áreas arquitetônicas, seguida finalmente pela atual fase “luz-tarefa”, onde a luz passa a ser
empregada para atender ao homem nas necessidades de suas funções (BONALI, 2001:175).
Com o advento da era industrial e conseqüente barateamento de determinados materiais
construtivos, houve uma massificação dos projetos arquitetônicos e uma tendência à unificação dos
projetos de edificações, o chamado estilo internacional. Dentre uma grande variedade de formas de
edifício para a escolha, adotou-se uma homogeneização de projeto nem sempre adequada às
diversas regiões onde foram construídos, sem a devida adequação à diversidade de condicionantes
climáticos e técnico-econômicos de cada região (MASCARÓ, 1983: 72). Também segundo
Mascaró (1983:160), a utilização de fachadas feitas exclusivamente por vidro, em um clima como o
brasileiro, pode gerar o efeito estufa que seria bastante indesejável em muitos ambientes e, na
tentativa de amenizar este efeito, incrementa-se o uso de ventiladores, circuladores de ar, ou mesmo
ar condicionado, elevando-se ainda mais o consumo de energia, na contra mão da eficiência
energética.
A principal justificativa para as grandes áreas envidraçadas dos edifícios europeus e norte
americanos seria a necessidade de entrada de luz natural, devido a seu céu pouco luminoso, o que
não ocorre nas regiões tropicais onde o céu é cheio de luz e não se precisa de tanta abertura para o
exterior, já que pequenas áreas, protegidas da radiação solar direta, são suficientes para um bom
nível de conforto visual no interior das edificações (CORBELLA, 2003:23).
Embora alguns arquitetos atuais ainda contemplem a iluminação natural como premissa em seus
projetos, tornaram-se bastante comuns as construções padronizadas, com intensa utilização de
fachadas em vidro, adoção de um padrão de projetos de iluminação de interiores utilizando
variedade de fontes de luz amplamente disponíveis no mercado, minimizando e até mesmo
ignorando a benéfica contribuição da iluminação natural, em detrimento da eficiência energética.
A partir do Programa Nacional de Racionamento de Energia Elétrica, ocorrido entre jul/2001 e
mar/2002, passou-se a ter uma maior preocupação com o consumo de energia elétrica em todos os
segmentos (residencial, comercial, industrial, poderes públicos), inclusive no segmento de
iluminação residencial, com a recomendação explícita de substituição de lâmpadas incandescentes
por outras mais eficientes.
Atualmente, pela consciência da necessidade de atenção aos aspectos da sustentabilidade dos
empreendimentos, uma das variáveis a ser observada é o consumo de energia elétrica da iluminação
residencial, pois se projetada de forma adequada, integrada à iluminação natural, controlada e
automatizada, pode contribuir para a eficiência energética. Esta já vem sendo uma preocupação dos
profissionais da área há algum tempo pois, segundo Costa (2000:18) “se no início dos tempos a
civilização preocupava-se com o fogo, hoje preocupa-se com a obtenção de mais luz com menor
dispêndio de energia”.
É dentro deste contexto que o presente artigo pode dar alguma contribuição, pois pretende mostrar
que já é possível projetar a complementação da iluminação natural com a iluminação artificial,
controlada e comandada por um sistema de automação, de modo a garantir conforto, segurança,
higienização e bem estar aos ambientes residenciais e ainda operar de forma mais adequada sob o
ponto de vista da eficiência energética, com redução do consumo de energia elétrica.
Assim, o objetivo geral deste artigo é apresentar a automação da iluminação artificial como uma
solução complementar à iluminação natural, na busca de uma contribuição para a eficiência
energética nos novos empreendimentos residenciais. Como objetivos específicos, apresenta
reflexões sobre ganhos e benefícios do uso mais intensivo da iluminação natural em ambientes
residenciais e sobre uma forma de pensar a iluminação artificial integrada e complementar à
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iluminação natural para obtenção de conforto e segurança. Também discorre sobre a contribuição de
controles da automação da iluminação residencial para a eficiência energética, apresenta alguns
produtos disponíveis no mercado e reflete sobre o papel do arquiteto e projetistas de iluminação na
concepção dos projetos de iluminação residencial e na quebra de paradigmas quanto às dificuldades
de implementação da automação.
O método adotado foi a realização de pesquisa exclusivamente bibliográfica utilizando autores
ligados à área e sites técnicos, para analisar e comparar conceitos e conciliar opiniões sobre temas
pertinentes ao assunto, tais como: importância e benefícios da iluminação natural nas residências,
uso da iluminação artificial integrada e complementar à natural, eficiência energética, controle e
automação da iluminação, relevância da redução do consumo de energia no segmento de iluminação
residencial, papel do arquiteto e do projetista de iluminação dentro deste contexto de preocupação
com a sustentabilidade. Por último, foi realizada pesquisa em sites técnicos e catálogos de
fornecedores na busca de soluções já disponíveis no mercado que viabilizem a prática desta
automação da iluminação em ambientes residenciais.
2. Iluminação Natural e seus benefícios
Diz-se que uma pessoa está confortável em relação a um fenômeno quando pode observá-lo sem
incômodo. Então, o conforto visual se daria quando não há nenhum incômodo visual no ambiente e
o nível de luz é o suficiente, sem reflexos, sem ofuscamento e sem grandes contrastes. Esta
sensação de conforto visual pode ser obtida pela iluminação natural ou artificial, mas é importante
ressaltar que a luz natural provê um aumento da qualidade de vida, leva as pessoas à percepção da
variação do tempo e as mantém informadas a respeito do clima no ambiente externo, respeitando
seu ciclo circadiano. Além disso, se o projeto for concebido com suficiente integração entre
iluminação artificial e natural, poder-se-á obter um significativo ganho de energia elétrica, tanto em
iluminação artificial quanto em consumo de ar condicionado, uma vez que toda energia elétrica
empregada para iluminação de um espaço se converte em calor, aumenta a temperatura ambiente e
exige compensação desta por meio do ar condicionado (CORBELA, 2003:235).
Sobre o conceito de conforto, cabe considerar ser esta uma questão muito pessoal, variando de
indivíduo para indivíduo, conforme Schmid:
Certamente existe um padrão cultural: o conforto é, em seu contexto sócio-cultural, muito
específico a cada povo diferente. Entretanto, parece comum a diferentes culturas o
significado de conforto como algo que fazemos por nós mesmos, e não pelos outros, como
é o caso da etiqueta. Conforto é algo pessoal, e a razão do conforto de um - um chinelo
velho – pode parecer desagradável ao outro (SCHMID, 2005:35).
Ainda segundo Schmid (2005:1-7) o termo conforto ambiental está em uso em ampla escala, mas
questiona o fato de que alguns ambientes convencem enquanto confortáveis e outros não, e relata a
significância do conforto para a classe da burguesia, mas lança dúvidas sobre a importância do
mesmo para a classe mais pobre. Este significado de conforto como algo de caráter pessoal também
é apresentado por Lengen (2004:26) quando diz que “convém recordar que nem sempre o luxo e o
conforto de uma casa tem relação com o tamanho e o tipo de materiais empregados na construção.
O verdadeiro luxo consiste em viver numa casa que se acomode perfeitamente aos nossos hábitos e
modo de vida.” Fica também evidenciado em Hertz (1998:78): “o nível de iluminação que um
espaço deve ter, depende da solicitação visual que seus usuários vão ter”, ou seja, usuários
diferentes apresentarão solicitações visuais diferentes.
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Também observam-se efeitos benéficos da iluminação natural para o ser humano nos aspectos
relacionados à saúde, quando Lengen (2004:60) cita que deve-se pensar os projetos de modo a
permitir que os raios de sol entrem e purifiquem o interior da casa pois quando isto não acontece,
cria-se oportunidade para o crescimento de ácaros, fungos, vírus e bactérias, levando seus
moradores a adoecerem.
Ainda para ressaltar os aspectos positivos da luz natural, muitas vezes associada à ventilação
natural, tem-se que “a ventilação proporciona a renovação do ar do ambiente, sendo muito
importante para a higiene em geral e para o conforto térmico” (FROTA, 2003:124). Também aqui
haverá uma redução do consumo de energia pelos equipamentos de refrigeração, seja pela
existência de ventilação natural, seja pela existência da iluminação natural que reduzirá o
aquecimento devido a redução da iluminação artificial.
A luz natural apresenta vantagens sobre a artificial, conforme bem explicitado por Hertz:
Para justificar essas vantagens, três fatores podem ser mencionados:
 A luz natural produz condições de iluminação mais confortáveis para o olho humano
porque muitas lâmpadas não tem amplitudes ideais de ondas de luz, o que pode
produzir distorções de cor e forçar a vista.
 A luz natural é gratuita, além de estar livre do custo de manutenção.
 A luz artificial é muito ineficaz, na medida em que produz mais calor que luz. O
exemplo mais extremo é o da luz incandescente, que produz somente 10% de luz em
relação à energia consumida ... (HERTZ, 1998:74).
Os níveis de iluminação natural no exterior chegam a superar em 1.000 vezes os desejáveis dentro
de uma edificação, logo basta uma pequena quantidade de luz do sol para prover iluminação
adequada à uma grande área do ambiente interno. Embora a quantidade de iluminação direta do sol
em uma janela ou abertura varie muito ao longo do dia, a iluminação difusa na abóbada,
complementada pela refletância do solo e reflexão nos planos verticais varia pouco ao longo do dia,
com exceção do amanhecer e entardecer (BROWN, 2004:268-269).
Segundo Mascaró (1983:160), se “comparada com o sol, a abóbada celeste tem uma área visível
maior e de relativamente pouca luminância, constituindo uma fonte superficial muito mais
adequada como referência para a iluminação natural”.
As janelas e outras aberturas, além de exercerem um importante papel no aspecto visual de uma
edificação, também são o elemento chave para efetuar a troca entre o exterior e o interior. É através
delas que passam luz e ventilação naturais para o ambiente interno. A luz natural, seja ela direta ou
difusa, apresenta muita variabilidade ao longo do dia e, em determinados horários, é difícil de ser
controlada, gerando a necessidade de elementos de controle (HERTZ, 1998:71-75).
Recomenda Amorim (2010:20) que haja preocupação nos projetos quanto aos elementos de controle
ou condução da luz natural para o interior da edificação, já que nem toda luz que nela incide deve
passar para o seu interior. Assim, os componentes de passagem (como janelas, entre outros), devem
incorporar dispositivos que funcionem como filtros e barreiras para proteção dos ambientes,
podendo-se então controlar a luz natural de acordo com as necessidades de seus usuários. Estes
elementos de controle da luz natural podem ser toldos, beirais, persianas, prateleiras de luz, brises,
átrio, dutos com espelhos, clarabóia, refletor externo, poço de luz, entre outros.
Então, “um sistema para a luz natural é uma adaptação da janela/abertura zenital que tem como
objetivo melhorar/otimizar a quantidade e a distribuição de luz natural no espaço” (MACEDO,
2011:14).
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3. Iluminação Artificial e sua integração à Natural
Apesar de todos os benefícios do uso da iluminação natural, com o advento da luz elétrica e
posterior adoção do estilo internacional na arquitetura, o profissional foi liberado para buscar outros
paradigmas que não apenas os elementos naturais, sem preocupação de adaptação da arquitetura às
características culturais e climáticas do local. O arquiteto assumiu então uma posição bastante
cômoda quanto aos problemas de adequação ao clima, passando a utilizar soluções técnicas com
equipamentos mecânicos de aquecimento e refrigeração e substituindo o uso da iluminação natural
proveniente das aberturas pela iluminação artificial (LAMBERTS, 2004:18-19).
Conforme Hertz:
Do mesmo modo que não se deve supervalorizar o tradicional simplesmente por ser
histórico, tampouco se deve adotar o moderno por tratar-se de uma novidade. Ainda mais
grave que a atração excessiva pelos materiais novos, são as influências culturais do exterior
e o impacto que elas representam em relação às formas e às expressões arquitetônicas. Tais
novidades, muitas vezes cópias mal adaptadas, pouco tem a ver com a realidade climática e
cultural dos países tropicais (HERTZ, 1998:4).
Segundo Frederico Magalhães, do CEPEL, citado por Costa (2000:91), “a energia elétrica é uma
forma nobre e cara de energia: nobre pela flexibilidade, limpeza e segurança; cara porque exige
grandes investimentos na instalação de centrais de geração, nas linhas de transmissão e nas redes de
distribuição”.
Para conciliar a equação entre os grandes benefícios da luz natural e a inegável necessidade de uso
da luz artificial, os autores enfatizam que esta última deve ser pensada como solução complementar
à luz natural.
Um bom exemplo de uso da iluminação artificial de forma compementar à natural é citado em
Bown:
À medida que nos afastamos das janelas, torna-se mais difícil manter os níveis de
iluminação natural necessárias a certas atividades. Quando tais atividades são localizadas,
como o trabalho em uma escrivaninha, a iluminação pode ser complementada com
iluminação elétrica próxima ao local de trabalho e sob controle do usuário (BROWN,
2004:300).
Segundo Rasmussen (2002:215) “um dos problemas com que os arquitetos modernos
frequentemente se defrontam consiste em obter luz boa e uniforme para muitas partes diferentes de
um vasto recinto”.
É neste contexto que se deve empregar a iluminação artificial pois, embora também tenha suas
limitações, ela possibilita ao homem estender suas atividades em momentos ou situações em que a
luz natural não é suficiente, podendo ser concebidos ambientes mais agradáveis, com conforto
visual e também mais eficientes com relação ao consumo de energia elétrica no sistema de
iluminação artificial (LAMBERTS, 2004:49).
Surgem, então, preocupações quanto ao papel do projetista de iluminação, como “ao considerar o
projeto de iluminação elétrica, devem ser levados em conta tanto os padrões de distribuição diurna
quanto noturna” (BROWN, 2004:300), recomendação também reforçada por Lamberts (2004:75),
quando diz que num projeto de iluminação deve ser contemplada a integração dos sistemas de
iluminação natural e artificial e definidos todos os componentes destes, ou seja, janelas, lâmpadas,
luminárias, reatores, sistemas de controle da luz natural, sistemas de controle da luz artificial, etc.
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Cabe ao especialista em iluminação “otimizar o ambiente visual considerando custo, energia,
desempenho, conforto e aparência” (COSTA, 2000:44), o que se torna possível pela integração dos
dois sistemas de iluminação: natural e artificial.
Para Amorim (2010:48), existem duas dimensões de controle para a integração de luz natural e
artificial. O primeiro deles, já citado no item anterior, seria o controle da entrada de luz natural no
espaço, ou controle do sombreamento, com a utilização de prateleiras de luz, toldos, brises, entre
outros. O segundo refere-se ao controle da luz artificial no espaço e para isto existem os controles
de iluminação artificial. Estes cobrem uma vasta gama de possibilidades, desde controles manuais,
até sistemas com dimming com sensores fotoelétricos, sensores de presença e programação do
tempo. Controles automáticos teriam vantagens sobre os manuais que, sendo operados pelo usuário,
ficam sujeitos à sua variação de humor e avaliação subjetiva de necessidade de mais luz ou não. Em
geral, a preocupação do usuário seria com pouca luz, momento em que se sentirá impelido a acionar
o controle, mas raramente atuará quando houver mais luz do que o necessário, ocasião em que o
controle automático seria mais eficaz pois atuaria mesmo sem comando do usuário, contribuindo
para redução do consumo desnecessário.
Brown (2004:302) diz que os controles de iluminação são úteis pois podem ser projetados de forma
integrada às condições da luz natural de modo a somente ligar as lâmpadas nas áreas que precisam
de mais luz, deixando-as desligadas onde não necessárias. Ainda diz que o controle da iluminação
pode ser feito por células fotosensíveis que ligam ou desligam as lâmpadas de forma automática de
acordo com o nível da luz natural, e também pode ser feito por dimmers de funcionamento
contínuo, em que as lâmpadas funcionam apenas na intensidade de luz necessária.
O uso integrado da luz artificial com a natural assume importante papel para a eficiência energética,
o que fica bem sintetizado por Amorim:
A integração de luz artificial e luz natural é o único meio para se alcançar a economia
energética em um projeto. O uso da luz natural pode proporcionar todas as vantagens já
citadas: bem estar, conforto visual, ambientes mais saudáveis, etc, mas, certamente, não
haverá economia de energia se seu projeto para uso da luz natural não estiver diretamente
conectado ao projeto de iluminação artificial (AMORIM, 2010:48).
Dentre os autores pesquisados, observa-se consenso quanto à recomendação do uso da luz natural
dada sua importância para o conforto, higiene, saúde e bem estar dos ocupantes de uma casa,
somando-se a isto sua parcela de contribuição para a eficiência energética. O projetista de
iluminação que tenha como objetivo a economia de energia em seus projetos deve considerar que a
luz natural não deve ser desperdiçada e precisa ser levada para o interior dos ambientes residenciais,
fazendo sua complementação de forma integrada e controlada, com o projeto da luz artificial.
4. Eficiência Energética
Uma primeira definição de eficiência energética seria “a obtenção de um serviço com baixo
dispêndio de energia” (LAMBERTS, 2004:14). Segundo este autor, a arquitetura deve equilibrar
não apenas os aspectos estruturais, funcionais e formais mas também aspectos de eficiência
energética e, para tanto, recomenda a inclusão de estudos sobre o comportamento energético do
edifício. Assim, do ponto de vista energético, um edifício seria dito mais eficiente que outro se,
oferecidas as mesmas condições ambientais, apresentar menor consumo de energia (LAMBERTS,
2004:14).
Segundo Costa (2000:87), “conservar energia significa economizar, eliminando o desperdício”.
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Mesmo Schmid (2005:309), ao dizer que o maior desperdício que se precisa reconhecer na
arquitetura não seria propriamente a energia consumida, mas sim uma iluminação de efeito
inadequado ou pobre, também cita o aspecto negativo do desperdício pela aplicação da luz quando
constatada como algo desnecessário: “e neste caso a luz traz ao ambiente uma expressividade
ingrata: a expressividade do desnecessário, do despropositado, do insensível”.
Além de atendimento às necessidades das funções ou atividades dos usuários, além dos aspectos de
conforto e segurança, o sistema de iluminação de uma habitação deve levar em conta a eficiência
energética, pois “o usuário tem o direito de ter um sistema de iluminação adequado à sua
necessidade e orientado para uma conservação energética” (COSTA, 2000:19)
Assim, o autor nos leva ao entendimento da importância da conservação de energia:
Por que conservar? Porque, por uma razão de sobrevivência, conservar significa eliminar o
desperdício e preservar o meio ambiente; porque, por uma razão econômica, conservar
significa reduzir em um décimo os custos de implantação de energia elétrica; porque, como
decorrência, significa reduzir e competir no sistema de vida existente (COSTA, 2000:92).
De forma bastante didática, Brown (2004:303) representa em dois gráficos, mostrados nas Figuras 1
e 2, os efeitos da redução do consumo de energia em iluminação artificial quando usada de forma
adequada, integrada ao sistema de iluminação natural. Estes conceitos podem ser aplicáveis a todos
os segmentos de consumo de energia (residencial, industrial, comercial, outros).
Figura 1 – Economia potencial de energia com o uso da iluminação natural
Fonte: Brown (2004:303)
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Figura 2 – Conservação dos níveis de iluminância adequados através
do acionamento de lâmpadas elétricas por zonas
Fonte: Brown (2004:303)
Considerando o foco deste trabalho, é pertinente questionar a validade de se envidar esforços em
eficiência energética no segmento de iluminação residencial que, à primeira vista pode não parecer
muito representativo.
Segundo Lamberts (2004:20), o consumo de energia elétrica no setor residencial, cuja parcela
representava 23% do consumo total de energia no Brasil em 1992, teria sido o de maior
crescimento naqueles últimos anos.
Extratificando o consumo residencial, observa-se que a parcela relativa a iluminação representa
12% do total do consumo de energia em residências, conforme Figura 3.
Figura 3 – Consumo por uso final em residências
Fonte: Lamberts (2004:21)
Mesmo não sendo a parcela mais representativa de consumo de energia em uma residência, a
iluminação artificial também merece uma atenção quanto às medidas de redução de consumo,
eliminação de desperdícios, podendo contribuir com a eficiência energética.
Embora baseado em dados de pesquisa de outra época, observa-se também em Costa (2000:93) a
preocupação com a contribuição do segmento de iluminação residencial, já que “existem dois
segmentos principais onde deve ser realizado um esforço muito grande de conscientização quanto à
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economia de energia elétrica em iluminação: o comercial e o residencial. Isto não quer significar
que a indústria não deva estudar alternativas para iluminação”.
Encontram-se outras recomendações explícitas para redução de desperdício no segmento de
iluminação pois, ainda segundo Costa (2000:185), “a iluminação, seja ela aplicada ao setor
residencial, comercial ou industrial pode representar um fator de desperdício”. Segundo Lamberts
(2004:150) o arquiteto pode racionalizar o uso da energia em um edifício, se reduzir o consumo em
iluminação, condicionamento do ar e aquecimento de água e para conseguir isto, existem três idéias:
usar sistemas naturais de iluminação e condicionamento, usar sistemas artificiais de maior
eficiência e integrar estes dois sistemas (natural e artificial). Também Brown (2004:303) cita que
“as economias com energia para iluminação também podem ser aumentadas combinando-se
controles de iluminação natural com sensores de ocupação e estratégias para conservação de
lumens”.
Cabe então um questionamento: O que se pode fazer, de diferente do que já vem sendo praticado no
segmento de iluminação residencial, de modo a reduzir o consumo e desperdícios de energia?
A resposta pode estar em Brown (2004:302) quando diz que “se as lâmpadas não forem
automaticamente controladas, haverá pouca economia de energia elétrica”, orientando-nos para o
uso de um sistema de automação da iluminação, pensado de forma integrada aos sistemas de
iluminação natural e artificial para efetiva contribuição para a eficiência energética.
5. Automação da Iluminação Residencial
Segundo Muratori (2011), observa-se que atualmente a luminotécnica e a automação tem andado
em conjunto, o que reforça a importância de integração dos profissionais de iluminação e
arquitetura de interiores, para definição de um projeto de automação que atenda às necessidades do
usuário final, sem uma mera busca indiscriminada por novas tecnologias. Um bom projeto de
automação também deve contemplar o fácil e intuitivo manuseio por parte do usuário final,
existindo inúmeras possibilidades de interface, desde simples botões similares aos interruptores, até
teclados, controles remotos, chegando aos smartphones e tablets de ultima geração. Tudo isto leva à
necessidade de aperfeiçoamento constante dos profissionais, incorporando uma visão generalista,
frente a variedade de soluções disponíveis que devem ser empregadas com discernimento, clareza e
integração desde a concepção inicial do projeto até a instalação e programação final na residência
do cliente.
De acordo com Aureside (2012), o público que hoje está adquirindo sua primeira moradia é
constituído de pessoas antenadas com a tecnologia e desejosas de automatizar funções em sua casa,
como forma de redução de consumo, ganhos em flexibilidade, conforto e segurança.
“Dentre as mais eficientes e agradáveis opções estão os sistemas de controle de iluminação. Os
produtos ... trazem retorno ao investimento feito, além de propiciar benefícios adicionais como
conforto, conveniência e segurança” (AURESIDE, 2007).
Segundo Castro Neto:
Além destes aspectos, devemos considerar que a demanda apresentada pelos usuários, por
serviços cada vez mais rápidos e objetivos, e por ambientes que, por suas condições de
conforto, aumentem a produtividade, também devem apresentar crescimento, pelo que
concluímos que a adoção de equipamentos de alta tecnologia tende somente a desenvolver
em todos os aspectos (CASTRO NETO, 1994:159).
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Existem controles automatizados que potencializam a economia de energia e as funcionalidades dos
ambientes. Pode-se, de forma automática, regular ou mesmo inibir o acendimento de luzes
artificiais quando a iluminação natural é suficiente para as necessidades do ambiente. A
dimerização dos ambientes torna-os mais aconchegantes e valorizam a decoração. (AURESIDE,
2007). Propiciam conforto pela possibilidade de criar cenas distintas de um mesmo ambiente
acentuando detalhes arquitetônicos ou criando climas diferenciados pelo uso de diferentes
intensidades das luzes existentes. (AURESIDE, 2012). O acionamento automatizado de elementos
como toldos, cortinas, persianas, brises, também é possível e pode poupar energia se
adequadamente programados e integrados à iluminação natural e artificial (AURESIDE, 2007).
Controles automáticos da iluminação colaboram para aspectos de segurança pois podem proteger
uma casa de intrusos simulando a ocupação da mesma na ausência de seus moradores.
(AURESIDE, 2012).
Nos projetos de iluminação, já não basta mais responder à pergunta: o que, como e com o que se vai
iluminar. Precisa-se também responder como a iluminação vai ser controlada, pois segundo
Lamberts (2004:84), uma importante ferramenta para automação do sistema de iluminação são os
sistemas de controle da luz elétrica, que fornecem a quantidade adequada de luz onde ela é
necessária e somente quando necessária, minimizando o consumo de energia elétrica.
5.1. Conceitos de sistemas de controle e alguns de seus componentes
Sensores de ocupação
São dispositivos que respondem à presença ou ausência de pessoas no campo de ação do sensor.
Conforme exemplificado na Figura 4, o detector de movimento usa ondas ultra-sônicas ou de
radiação infravermelha e, ao perceber o movimento, envia sinal para a unidade de controle que
processa o sinal para fechar ou abrir o relé que controla a potência da luz (LAMBERTS, 2004:84).
Figura 4 – Sensores de ocupação
Fonte: Lamberts (2004:84)
Sistema por Controle Fotoelétrico
Exemplificado na Figura 5, possui sensores que identificam a luz natural e diminuem ou até
impedem a luz artificial, através de dimmers controlados automaticamente (LAMBERTS, 2004:84).
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Figura 5 – Sistema por controle fotoelétrico
Fonte: Lamberts (2004:84)
Sistemas de Programação de Tempo
Desligam ou diminuem a luz durante os horários em que se sabe que não há ocupantes na área ou
quando há indivíduos desempenhando apenas atividades que não requerem elevado nível de
iluminação (LAMBERTS, 2004:84).
Sistema de Controle por Manutenção dos lumens
Usa uma fotocélula para identificar a iluminância do ambiente e ajustar o nível de luz artificial
adequado, garantindo uma iluminância constante durante todo o tempo de vida útil das lâmpadas.
Pode ser usado em ambientes somente com luz artificial ou com integração desta à luz natural em
ambientes com aberturas para o exterior. Neste caso, a luz natural é percebida pelo sensor
fotoelétrico, que faz a correção na intensidade de energia fornecida para a iluminação artificial,
conforme exemplificado na Figura 6 (LAMBERTS, 2004:166).
Figura 6 – Manutenção dos lumens integrada à iluminação natural
Fonte: Lamberts (2004:167)
Temporizadores
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Muito utilizados em corredores de prédios, em que a pessoa ativa o temporizador, que acende as
lâmpadas e, após um determinado tempo, desliga-as automaticamente, evitando o desperdício de
energia (LAMBERTS, 2004:85).
Dimmers
Através de um circuito eletrônico, é possível controlar o brilho de uma lâmpada de 0 a 100%, em
semelhança ao volume de um rádio, reduzindo seu consumo (LAMBERTS, 2004:85).
Dentre estes componentes do sistema de controle, convém ressaltar a importância do dimmer, que
possibilita a redução de intensidade da iluminação em locais ou momentos onde não se precisa de
muita luz. Como vantagens deste tipo de controle estão a simplicidade de instalação, baixo custo e
facilidade de manuseio (AURESIDE, 2007). Ainda segundo esta fonte, “reduzindo em 25% o nível
das luzes, podemos esperar uma economia de até 20%” .
Alternativas de combinação destas soluções entre si também são possíveis, pois de acordo com
Brown (2004:303), “as economias com energia para iluminação também podem ser aumentadas
combinando-se controles de iluminação natural com sensores de ocupação e estratégias para
conservação de lumens”
Ao estudar Costa (2000:100), ve-se que a automação residencial “é um prolongamento, no lar, de
técnicas que já estão sendo empregadas no comércio e na indústria”, opinião compartilhada também
por Castro Neto (1994:59) quando diz que “utilizando as mesmas premissas que se procura com os
edifícios inteligentes, ou seja, o conforto, a segurança, a eficiência energética, hoje em dia é
possível dotar também as residências com sistemas efetivos de controle, facilitando a vida
cotidiana”.
5.2. Tipos de Sistemas de Controle disponíveis no mercado
Sistemas powerline , ou X-10 (denominação comercial)
Segundo Aureside (2012), é o mais simples tipo de controle de iluminação e utiliza a própria rede
elétrica existente para acionar os pontos de iluminação e tomadas. Possui módulos em duas formas
básicas: uma tomada especial que substitui as tomadas convencionais ou um módulo externo que é
plugado às tomadas (para abajures, por exemplo). Estes módulos tem um enderêço digital que serve
para que os controladores os identifiquem. Os controladores se apresentam em vários formatos
desde simples interruptores até teclados de parede ou consoles de mesa e seus botões podem ser
utilizados nas funções liga/desliga/dimerização. Com este tipo de sistema é possível operar as luzes
de um ambiente ou de uma casa inteira. Caracteriza-se por sua simplicidade de instalação e baixo
custo, sendo um grande sucesso comercial, e uma boa solução para casas já construídas e aplicações
autônomas, não integradas a outros sistemas de automação.
Sistemas para ambiente único (também chamados de dimmers multicircuito de parede - por
exemplo, equipamento Grafik Eye da Lutron)
Operados através de cabeamento próprio, permitem qualquer combinação de luzes com variadas
intensidades ao toque de um botão, podem escurecer e clarear em níveis bastante precisos,
fornecendo a possibilidade de gerar várias cenas diferentes para um mesmo ambiente. Podem
também gerenciar outros sistemas, como o de segurança, por exemplo, instruindo-o a armar e
acender algumas luzes, pelo simples toque num interruptor. O sistema Grafik Eye permite operação
do usuário a partir de controle remoto infravermelho sem fio (AURESIDE, 2012).
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Sistemas multi-ambientes
Tem funções semelhantes aos de ambiente único mas, para controle de toda uma residência,
precisam de um sistema processador central que se comunica com todos os interruptores da casa
(AURESIDE, 2012).
Sistemas wireless
Os sistemas mais modernos não utilizam fio, podendo ser instalados e expandidos com mais
facilidade. Os interruptores se comunicam com as lâmpadas por rádio freqüência (AURESIDE,
2012).
5.3. Modelos disponíveis no mercado
Atualmente no mercado, encontram-se soluções comerciais de vários fornecedores e, para efeito de
exemplificação do uso, foram selecionados três modelos da empresa Lutron. Esta empresa,
conforme Lutron (2012a), dispõe de produtos desde dimmers, sensores de ocupação com ou sem
fio, sistemas de sombreamento, até sofisticados sistemas de uma residência ou um prédio por
completo. Dispõe de modelos de controle específico para uso com lâmpadas incandescentes,
halógenas, fluorescentes, LEDs e fluorescentes compactadas dimerizáveis.
Sensores de Presença/ Ausência
Segundo Lutron (2012b), estes sensores geram economia de energia por acenderem e apagarem as
luzes do ambiente de forma automática, mantendo-as acesas somente quando o ambiente está
ocupado. Tendo sensores de presença de luz natural, somente acendem as luzes quando necessário.
São ideais para ambientes que acidentalmente são deixados acesos como quartos de criança,
lavanderias e cozinhas.
Um sensor de ausência também apaga automáticamente as luzes quando o ambiente está
desocupado, mas é necessário ativá-lo manualmente quando se entra no ambiente.
Segundo Lutron (2012c), alguns modelos permitem um ajuste fino de movimentos que garante a luz
acesa quando o ambiente está ocupado, mesmo que não haja nenhum movimento no interior do
mesmo. Exemplo de modelo na Figura 7.
Conforme Lutron (2012d), são também conhecidos como sensores para aplicações stand alone, e
são ideais para uso em construções existentes, por não necessitarem de novo cabeamento, apenas
substituição do interruptor pelo sensor.
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Figura 7 – Maestro Occupancy Sensor
Fonte: Lutron (2012c)
Controle de Sombreamento Sivoia QS
Segundo Lutron (2012e), Sivoia QS é a solução ideal para o controle total da luz do dia. Pode
controlar toda família de soluções para proteção de janelas, como cortinas, rolôs, entre outros. Seu
cabeamento simplificado e linguagem de comunicação familiar favorecem uma fácil integração
com os controles de iluminação da Lutron. Exemplo de modelo conforme Figura 8.
Figura 8 – Sivoia QS
Fonte: Lutron (2012e)
Controle de Iluminação para Um Ambiente ou Uma Casa Inteira – Radio RA2
Segundo Lutron (2012f) e exemplificado na Figura 9, é um sistema sem fio, para controle total da
casa ou ambiente isolado. Utilizando os controles de iluminação e de sombreamento automáticos,
pode-se ajustar a luz do dia ou a luz artificial da forma desejada para as funções do ambiente. Já
existe disponibilidade de acesso a todas funcionalidades através de iPhone, iPod touch, iPad e
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equipamentos (celulares, tablets, etc) que usam sistema operacional Android, da Google, conforme
exemplificado na Figura 10.
Figura 9 – RadioRA2
Fonte: Lutron (2012f)
Figura 10 – Lutron Home Control+ App versão 3.3
Fonte: Lutron (2012f)
6. O papel do profissional em iluminação
E, neste contexto, como ficaria o papel do arquiteto, engenheiro eletricista ou outro profissional de
iluminação? Como a luz natural apresenta a característica de não se distribuir de maneira uniforme
nos ambientes da residência, torna-se um desafio a estes profissionais a adoção de nova forma de
pensar os projetos, garantindo maior uso da iluminação natural e projetando adequadamente sua
complementação, uniformização e automação.
Segundo Honório (2012), os projetos de residências ou prediais deveriam contemplar as previsões
necessárias para os sistemas de automação, da mesma forma que hoje já é inconcebível não
contemplar os sistemas hidráulicos e elétricos. Nos tempos atuais, em que a sustentabilidade das
edificações passa a ser um importante tema, com ênfase a assuntos ligados a aquecimento global,
eficiência energética, qualidade de vida, a automação surge como uma possível solução para
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integrar todos estes anseios, mas faz-se necessário que estes espaços sejam pensados já na
concepção arquitetural. E isto significa uma substancial alteração na forma de pensar o projeto.
Já Lamberts (2004:176) diz que muitos profissionais talvez considerem que o sistema de iluminação
artificial seja uma opção que pode ser decidida pelo cliente. Entretanto, isto se invalida quando se
deseja alcançar requisitos de eficiência energética pois é necessário um projeto de iluminação
integrado da luz natural com a artificial. São estes profissionais que devem conhecer como os
dispositivos arquitetônicos admitem a luz e devem ser especificados equipamentos mais eficientes
e sistemas para controle da iluminação, colaborando para menor consumo de energia e redução de
desperdícios.
Ainda segundo este autor, “numa arquitetura residencial, cabe ao arquiteto ser o conselheiro de seu
cliente, alertando sobre o necessário uso de algumas estratégias de esfriamento ou aquecimento
passivo e explorando sabiamente a iluminação natural” (LAMBERTS, 2004:24).
No entender de Costa:
O desafio dos especialistas em iluminação é adotar sistemas corretos sob o ponto de vista
psicofisiológicos e ao mesmo tempo econômicos. A iluminação é uma necessidade
permanente da atividade humana e a busca de sistemas energéticos econômicos deve ser,
por conseqüência, uma eterna preocupação (COSTA, 2000:24).
Sobre esta nova forma de pensar os ambientes, recomenda Lamberts (2004:175) que “não se deve
considerar essas idéias como um empecilho à elaboração do projeto, mas como condicionantes que
vêm dar à arquitetura mais sentido e maior qualidade, garantindo-se o bem estar do usuário e
reduzindo o impacto ambiental”, o que vem a ser complementado por Costa (2000:34) quando diz
que “são aspectos como estes que trouxeram uma revalorização nos projetos de iluminação”.
7. Conclusão
O uso da luz natural como primeira fonte de recurso para iluminação dos interiores residenciais traz
benefícios inegáveis nos aspectos de conforto, segurança, saúde e bem estar de seus ocupantes. No
entanto, ao longo da história, o homem passou a valorizar projetos que, na sua essência, não tinham
mais a luz natural como premissa básica, utilizando-se das facilidades de iluminar os ambientes
com recursos da luz artificial. A presente preocupação com a sustentabilidade dos empreendimentos
tornou importante o resgate desta forma de projetar, explorando ao máximo os benefícios da luz
natural, integrada e complementada com a luz artificial. Esta integração, quando bem projetada e
automatizada, pode trazer significativa economia de energia, reduzindo o desperdício e
contribuindo para a eficiência energética dos empreendimentos.
A automação da iluminação residencial já é uma realidade para os dias atuais e o mercado já dispõe
de opções accessíveis aos diversos padrões de clientes, oferecendo desde soluções simplificadas em
que há automação de apenas um ambiente com aproveitamento da estrutura física existente, até
soluções mais sofisticadas, flexíveis e de custos mais elevados, sempre de acordo com as
necessidades de cada aplicação.
O mercado da construção civil já começa a sinalizar preocupações quanto ao assunto, muito
aderente às novas exigências de sustentabilidade dos empreendimentos, já sendo vistos lançamentos
com sistemas de automação predial, incluindo automação da iluminação. Estas ofertas estão mais
concentradas no segmento comercial, mas já começam a ser sinalizadas atenções para o segmento
residencial. O sistema de automação poderá ser, em breve, um diferencial de venda, pois os clientes
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estão cada vez mais conhecedores das novas tecnologias e desejosos de incorporar estas facilidades
em seus lares, propiciando um estilo diferenciado e uma nova forma de habitar.
A automação da iluminação residencial, integrando luz artificial e natural, traz inegáveis benefícios
à saúde dos moradores pela higienização que proporciona aos ambientes pelo maior aproveitamento
da luz natural e possibilita redução de consumo e desperdício da iluminação artificial, traduzindo-se
em ganhos monetários na conta de energia, justificando os recursos investidos.
Soluções econômicas, como a simples utilização de dimmers, já garantem uma redução do consumo
e se caracterizam pela simplicidade de instalação, baixo custo e facilidade de manuseio, sendo
consideradas um sucesso comercial, aplicando-se muito bem a residências já construídas, com
aproveitamento da infraestrutura existente.
Os sistemas automáticos de controle de iluminação podem ser mais caros que os manuais, mas
permitem economia com o mínimo de envolvimento dos ocupantes, respondendo com maior
rapidez, segurança e precisão às variações da luz natural. Só há verdadeiro ganho de energia com
controles automatizados.
Além dos ganhos para a eficiência energética, a automação da iluminação garante aspectos
relacionados ao conforto, bem estar, segurança e saúde dos moradores, premissas básicas de um
bom projeto de arquitetura.
A facilidade da automação em criar cenas distintas num mesmo ambiente arquitetônico, por simples
variações da intensidade luminosa dos mesmos equipamentos de iluminação existentes, personaliza
o espaço residencial, gera sensação de conforto, maior desejo de permanência e uso do ambiente,
com maior qualidade de vida.
A mesma possibilidade de criação de cenários distintos agrega aspectos de segurança, podendo-se
simular existência de pessoas e movimentações na residência, mesmo em épocas de ausência de
seus moradores. Garante-se segurança ao tráfego de pessoas nos ambientes com o mínimo de
iluminação segura e adequada às funções necessárias, em qualquer hora do dia ou noite.
O arquiteto e o profissional de iluminação ganham importante papel na orientação aos seus clientes,
não devendo deixar a cargo deles as definições sobre a iluminação, mas alertando-os sobre as
vantagens de um bom projeto de automação, nem sempre significando elevados custos. A constante
evolução da tecnologia sinaliza que novos produtos devem surgir no mercado, a preços mais
accessíveis. Planejar a automação da iluminação residencial na concepção do projeto, de forma
integrada, modular e flexível, visando adaptações às futuras tecnologias, mesmo que a implantação
se faça de forma gradativa ao longo do tempo, evita futuros transtornos com interferências na
arquitetura. Também dá ao projetista uma maior flexibilidade de escolhas entre as soluções
disponíveis no mercado, desde as mais conservadoras, até as mais sofisticadas, dependendo das
necessidades e recursos do seu cliente.
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