Design de iluminação natural: Um ato de equilíbrio

Mesmo que a iluminação seja a principal fonte de consumo de qualquer edifício comercial em qualquer lugar do mundo, respondendo por algo entre 35% e 65% do total consumido, em muitos locais, até mesmo os mais modernos e que se autoproclamam “sustentáveis”, até 100% da luz natural é desperdiçada todos os dias. Isso acontece até mesmo no Brasil, quando a luz do Sol pode estar disponível por várias horas mesmo no inverno e o seu aproveitamento poderia significar não apenas redução de custos, mas também algo mais confortável e ambientalmente correto.

Isto é especialmente antieconômico nos horários de pico, quando a demanda de energia elétrica e os encargos são elevados em uma fase em que o Brasil voltou para a “bandeira amarela” em suas contas no final do mês após um longo período de “bandeira vermelha”, resultado da necessidade de um uso expressivo das usinas termelétricas com os reservatórios das hidrelétricas em baixa.

No entanto, administradores de edifícios ou projetistas de residências muitas vezes agem como se não houvesse luz natural ao nosso redor.

Ao trazer a luz do dia, natural, para o interior de um edifício, nós nos tornamos capazes de reduzir a necessidade de emissão de luz elétrica e, portanto, economizar energia e reduzir custos operacionais. O Design de iluminação natural não apenas aproveita a luz natural disponível, levando-a para dentro de um prédio, mas também atua na gestão dos níveis proporcionais de saída de luz elétrica e regulação de calor e brilho. Isso acontece por meio do uso de tratamentos nas janelas, o que pode maximizar a eficiência, a funcionalidade e garantir mais conforto ao ambiente. Se bem tratada, a luz natural é muito mais agradável aos olhos do que diversas opções de luz artificial – isso sem falar nos custos.

À medida que mais sistemas avançados de gestão de edifícios continuam a surgir, integrando o controle de HVAC (heating, ventilating, air conditioning), garantindo um melhor controle de energia elétrica, calor e segurança para as operações mais eficazes, o design de iluminação natural ganha mais espaço e proporciona a oportunidade para uma eficiência ainda maior.

 

Agradável, produtivo, positivo

A motivação para a utilização do design de iluminação natural não deve ser exclusivamente a recompensa financeira. Muito além disso, ele deve ser visto como um meio para a criação de uma força de trabalho saudável e produtiva, bem como edifícios sustentáveis que atendam códigos e orientações, incluindo a certificação LEED, que tem se tornado cada vez mais uma meta para empresas ambientalmente responsáveis.

Dezenas de estudos mostram, por exemplo, que o aprendizado em salas de aula é muito mais fácil para os alunos que ali estão quando a luz natural se sobrepõe à artificial. Da mesma forma, é fácil encontrar estudos que relatam melhorias significativas na produtividade de funcionários em escritórios, assim como vendas em varejistas e até mesmo a melhoria da saúde geral dos ocupantes de um ambiente como um resultado direto de luz natural em espaços comerciais.

Tendências arquitetônicas recentes, como janelas proporcionalmente grandes em relação à parede e mais baixas e mais claraboias em edifícios comerciais, aumentam a penetração da luz do dia sem grandes mudanças nos projetos ou grande aumento nos custos durante a construção ou reforma do local.

Por exemplo: a Califórnia, estado mais rico dos Estados Unidos e com uma grande oferta de luz natural, tornou obrigatório em 2005 o uso de claraboias e sistemas de controle de iluminação em edifícios comerciais com pé direito superior a 15 pés. Assim, a iluminação natural evoluiu a partir da prática de trazer mais luz natural para dentro para um sistema mais abrangente e integrado para equilibrar a eficiência de todo o edifício.

A prática, como sempre, levou à perfeição.

 

Cuidado: quente!

Aumentar o tamanho das janelas e incluir claraboias, no entanto, tem que ser uma medida bastante estudada e planejada: o sombreamento correto é tão necessário que um cálculo incorreto de direcionamento de luz e temperatura pode colocar tudo a perder, já que o interior do edifício pode se tornar quente demais e o brilho do sol pode causar um grande desconforto, levando a produtividade por água abaixo.

Por essa razão, o design de luz natural amadureceu e se tornou em um sistema de construção controlável abrangente que traz e regula a luz do dia dentro do edifício. Uma verdadeira e efetiva integração acontece quando um sistema de controle de iluminação elétrica é integrado com outros sistemas, como janelas com cortinas ou persianas controláveis para controlar o brilho, reduzir a carga de refrigeração e proteger superfícies interiores dos raios UV.

Os sistemas de controle de iluminação natural integrados consistem em equipamentos de iluminação controláveis, como sistemas de escurecimento, cortinas automáticas, sensores capazes de medir a luz natural disponível e um controlador de iluminação capaz de executar o controle dos níveis de luz elétrica e a posição das coberturas nas janelas – em um dia de muito sol sem nuvens, por exemplo, apenas uma parte das persianas pode ficar fechada. Se uma grande nuvem aparece, automaticamente essa cortina pode se abrir completamente, garantindo o nível de luz adequado ao local de maneira rápida e sem transtornos.

Estes sistemas também podem – e devem – ser integrados a um sistema de gestão de edifícios, já que essa união permite que o proprietário ou administrador do local um único ponto de controle para todas as principais funções do edifício, proporcionando uma melhor capacidade de controlar o uso da energia no local com uma única central de controle.

Em resumo: um edifício integrado agrega muito mais valor ao seu dono.

 

Projetar a luz natural

Edifícios não respondem de maneira uniforme a sistemas de iluminação natural: o sucesso ou a necessidade de melhorias dependem das características arquitetônicas do edifício, do design interior, das obstruções exteriores e até mesmo das condições meteorológicas, entre outros fatores.

Além disso, é aconselhável observar também a posição da construção em relação ao sol – isso irá determinar toda a estratégia do sistema de iluminação natural. Os empreendimentos “Face Norte” frequentemente garantem a melhor fonte de luz durante o dia, porque toda a iluminação é difundida e é relativamente livre do brilho incômodo aos olhos. Por outro lado, uma exposição pelo sul pode necessitar uma maior blindagem por conta do sol do meio-dia, enquanto as janelas voltadas para leste ou oeste apresentam um maior risco para o brilho do sol direto, o que, no entanto, pode ser facilmente controlado com cortinas e persianas motorizadas, guiadas por controle remoto.

É importante compreender o impacto que estas variáveis podem ter sobre o sucesso do sistema nas fases iniciais de concepção para a iluminação natural, pois ao planejar estrategicamente levando-se em conta estes fatores é possível chegar a um sistema ideal para um determinado empreendimento.

 

Determine o foco

O objetivo do sistema de controle é manter a iluminação incidente, ou o nível de iluminação em uma posição constante e ao mesmo tempo agradável. O foco da luz, por sua vez, pode ser não apenas um local como um todo, mas também uma única superfície, um objeto, uma obra de arte, ou qualquer outra coisa.

A escolha da localização do sensor é algo crítico, já que ela precisa estar exposta a uma luz incidente que se correlacione com a iluminação a ser controlada e, além disso, a intensidade do sinal deste sensor deve ser, no mínimo, razoável. Além disso, na maioria dos casos queremos eliminar a luz direta do sol, devido ao seu desconforto por conta da luz forte e do calor.

No caso da luz natural, o grande desafio está em orientar o sensor de tal maneira que ele seja capaz de medir também a luz refletida – nas nuvens, por exemplo. Essa iluminação é bastante variável, já que ela depende inclusive da superfície em que ela está projetada.

Em aplicações de luz natural, o desafio está em colocar o sensor em um local onde se possa não apenas medir a luz refletida, mas também analisar como ela varia em uma determinada superfície. Desta forma, é fácil concluir que normalmente o sensor está no localizado no teto de um ambiente de trabalho e, geralmente, acima das mesas.

Sensores de luz não devem jamais ser apontados diretamente para uma fonte de luz, seja ela o sol ou uma lâmpada elétrica. Também é importante que este sensor não fique totalmente voltado para o exterior do prédio, para evitar a influência de fatores como luzes de veículos, raios e trovões, entre outros fatores não-permanentes.

 

Entregando um sistema que funciona

Enquanto os sistemas de iluminação natural exigem responsabilidade após a instalação, o processo de comissionamento foi simplificado nos últimos anos, e os fabricantes usualmente têm técnicos treinados para realizar este trabalho com alta qualidade.

A instalação inicial de um sistema de controle de iluminação natural envolve um procedimento de medição. É importante “avisar” o sistema quando o nível de iluminação chega ao nível desejado, para que seja definida a contribuição da luz elétrica necessária para que se atinja o nível de luz pretendido

Além disso, é preciso estar atento ao período da noite, visto que a contribuição da luz elétrica obviamente se torna muito maior que a luz natural. Outro fator a ser levado em conta é que, para regular o uso da luz elétrica, também é preciso definir os limites de iluminação das janelas com persianas em níveis aceitáveis.

Isso é importante porque irá determinar quantas vezes e em que grau as persianas devem se mover, além da quantidade de brilho externo que a janela levará para dentro do ambiente.

Quando o sistema de controle incorpora persianas e luz elétrica, a iluminação pode variar dentro de uma faixa pré-definida. Quando ela se move fora desta faixa, as cortinas são movidas para trazê-la de volta para dentro do que foi anteriormente planejado. Esta operação garante que as cortinas não se movem de forma contínua ou com demasiada frequência, o que seria perturbador e incômodo para os ocupantes.

Muitos projetos de construções comerciais estão passando a utilizar sistemas de controle de iluminação com luzes fluorescentes com reatores digitais reguláveis que incorporam a iluminação natural. O uso da tecnologia de reatores digitais, que cresce exponencialmente, oferece benefícios exclusivos para um sistema de controle de iluminação natural. Um exemplo: diversos locais com os mais diferentes requisitos de luz podem ser controlados com a utilização de um único sensor. O resultado é uma performance superior e um alto nível de flexibilidade.

Sistemas automáticos que são capazes de desligar ou diminuir as luzes em resposta à luz do dia são extremamente eficazes em ambientes de trabalho. E com a adição de cortinas nas janelas que podem ser controladas tanto pelos ocupantes quanto por um controle remoto ou outro sistema automático, a economia de energia pode chegar a surpreendentes 70%.

Assim como acontece com qualquer sistema de controle, é muito importante dar aos ocupantes do local algum nível de poder sobre ele. Isto pode ser tanto controles individuais para cada ocupante quanto um controle manual com localização central, capaz de operar as cortinas e persianas e as luzes de uma forma independente.

Isto pode variar de controles individuais para cada ocupante a um controle manual com localização central, que opera as sombras e as luzes de forma independente. Em todo caso, vários estudos mostraram que a utilização de controles individuais tem um efeito positivo sobre a satisfação e a motivação dos funcionários, e, consequentemente, sobre o desempenho.

Existe uma série de fatores que afetam o sucesso de um sistema de iluminação natural que precisam ser consideradas no início do projeto. Mas os sistemas integrados são uma tecnologia real e econômica por conta dos diversos benefícios ambientais, de custos e de produtividade.

Com a instalação e o comissionamento de sistemas de iluminação natural, controles de iluminação mais avançados e sistemas de gestão de edifícios menos complicados à disposição, projetos de edifícios comerciais podem cada vez mais a abraçar a luz natural que está ao nosso redor.