Medidas de Eficiência Energética na Ilumina ç ão Integrando Luz Natural

1. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Realizado por Filipe Lopes de Pinho Latourrette Alves

2. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Enquadramento e Motivação • A sociedade atravessa uma crise energética que • obriga uma utilização racional de energia • Relevância da Iluminação num dos principais • sectores de consumo de energia eléctrica, • o de serviços • Grande parte destes 50% podem ser preenchidos • com a iluminação natural • Existem várias tecnologias para a integração da luz natural e a sua eficácia depende de vários aspectos • É necessário desenvolver uma metodologia de análise www.adene.pt , acedido em março de 2007

3. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Objectivos • Identificação e Caracterização das Tecnologias de Integração da Iluminação Natural (TIIN) • Desenvolvimento de uma metodologia genérica capaz de quantificar o impacto da luz natural no interior de um compartimento, para a integração das TIIN • Desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo matemático para a simulação e estimativa dos benefíciosenergéticos e económicos da utilização das TIIN • Aplicação da ferramenta a casos de estudo

4. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural • Sistemas Automáticos de Controlo • Condução de Luz TIIN Regulação Automática do Fluxo Luminoso com Sensor Fotoeléctrico • As condições exteriores de iluminação natural podem variar, mas o nível de iluminância pretendido no interior permanece constante, visto que a iluminação artificial se modifica simultaneamente em função das alterações exteriores • Reduções até 75% no consumo de energia Sistema Automático ON/OFF com Sensor de Presença • Sensor avalia a disponibilidade da iluminação natural e procede à activação e desactivação automática do sistema de iluminação • Reduções até 50% no consumo de energia

5. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural • Sistemas Automáticos de Controlo • Condução de Luz TIIN Poço ou Prisma de Iluminação • Medida do encargo arquitectónico • Pequenos prismas de luz e ventilação Átrio • Tipo de envidraçado utilizado influencia a transmissão da luz natural • Manutenção regular

6. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural • Sistemas Automáticos de Controlo • Condução de Luz TIIN Tubo Reflector • Permite transportar a iluminação natural para o interior de uma instalação através de um tubo reflector • Constituído na parte superior por um espelho parabólico que concentra e redirecciona a luz do sol • Fácil de instalar e não necessita de manutenção • Aplicável a pequenos e grandes espaços www.solatube.com, acedido em dezembro de 2007

7. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural • Sistemas Automáticos de Controlo • Condução de Luz TIIN Fibras Ópticas • Constituído por um colector de iluminação natural colocado estrategicamente no topo de um edifício que irá armazenar e conduzir através de fibras ópticas a luz solar para o interior • Interacção com a iluminação artificial, actuando em simultâneo com as lâmpadas fluorescentes Prateleiras de Luz • Protege os ocupantes contra o acesso da luz solar directa, redireccionando os raios solares para o tecto • Permite obter no interior uma maior uniformidade luminosa e pode ser utilizada para ventilação

8. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Quantificação da Iluminação Natural • Factor de Luz do Dia (FLD) • Eint é a iluminância interior num ponto de um plano (lux) • Eext é a iluminância exterior simultânea num plano horizontal (lux) • As TIIN permitem uma melhor utilização do FLD • Quanto mais elevado for o FLD maior será a poupança www.fe.up.pt/~arminío, acedido em Novembro de 2007 Poupança FLD

9. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Quantificação da Iluminação Natural Factor de Luz do Dia Médio (FLDM) factor de transmissão luminosa do envidraçado área da superfície envidraçada ângulo de céu visível área total de todas as superfícies no local factor de reflexão médio de todas as superfícies

10. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Abordagem Metodológica

11. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Abordagem Metodológica Cálculo Luminotécnico (exemplo) Poupança Energética Energia Consumida SEM o Sistema Energia Consumida COM o Sistema Número de horas anual Potência total Regulação automática do fluxo

12. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Abordagem Metodológica Regulação Automática do Fluxo – Cálculo Luminotécnico (exemplo) horário de funcionamento das 9h ás 17h • Relação entre a latitude e iluminância exterior • Curvas de probabilidade • Valor médio anual do número de horas das quais a iluminância exterior é suficiente para garantir um valor desejado de iluminação interior [2] Comité Español de Iluminación

13. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Abordagem Metodológica Regulação Automática do Fluxo – Cálculo Luminotécnico (exemplo) horário de funcionamento das 9h ás 17h • Considerando • Latitude de 40º eFLD = 4% • Nível de iluminação interna de 500 lux • Para garantir um nível de 500 lux no interior, necessitamos pelo menos de uma iluminância externa aproximadamente de 12500 lux • Para uma latitude de 40º a percentagem associada é de aproximadamente 80% [2] Comité Español de Iluminación

14. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Abordagem Metodológica Regulação Automática do Fluxo – Cálculo Luminotécnico (exemplo) • Número total de horas 2304h/ano • Repetido para os diferentes patamares de fluxo

15. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Casos de Estudo Local de estudo Sala de laboratório do edifício J da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto • Latitude 41º • Iluminância média recomendada 500 lux • Horário de trabalho das 9h às 17h • 6 dias/semana  2304 horas/ano • 16 Armaduras  Lâmpadas de T8 /58W • Potência lâmpada + balastro 72W • Energia consumida num ano 2654 kW/h

16. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Casos de Estudo Estimativa do FLDM Características da sala

17. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Casos de Estudo Sensor Fotoeléctrico com Regulação – Cálculo Luminotécnico horário de funcionamento das 9h ás 17h Poupança Energética anual ≈ 78% = (1-588/2654)

18. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Casos de Estudo Sensor Fotoeléctrico com Regulação – Estudo Económico Investimento Total: 795 € Poupança Anual ≈ 251 € Retorno Económico ≈ 3 anos

19. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Casos de Estudo Controlo Automático ON/OFF Sensor de Presença Poupança Energética anual ≈ 59% = (1-1088/2654) Poupança Económica Anual de =323-132 = 191 €

20. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Casos de Estudo Condutores de Luz e Regulação Automática

21. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Conclusões • Foi desenvolvida uma metodologia de análise genérica para a integração das TIIN • Foi desenvolvida uma ferramenta capaz de estimar e quantificar o impacto do aproveitamento da luz natural assim como a poupança energética e económica proveniente • A ferramenta permite isolar o efeito daylighting nos consumos de energia eléctrica revelando-se simples e eficaz • Os sistemas automáticos de controlo apresentados e os condutores de luz natural apresentam-se como opções com enorme potencial de poupança energética Poupança energética

22. Questões/Informações • Página Web www.fe.up.pt/~ee02094 • Email: filipe.latourrette@gmail.com

23. Medidas de Eficiência Energética na Iluminação Integrando Luz Natural Realizado por Filipe Lopes de Pinho Latourrette Alves