Potencialidade de aproveitamento da luz natural através da utilização de sistemas automáticos de controle para economia de energia elétrica

Abstract

A crise energética pela qual a sociedade passa hoje, obriga a todos a utilização racional da energia. Os sistemas de iluminação responsáveis por grande parte da energia consumida na edificação tornam-se um dos principais alvos na busca da eficiência energética, e a luz natural por ser gratuita é um dos fatores que mais contribuem para se obter um sistema energeticamente eficiente. Entretanto, a iluminação natural só proporcionará economia se o sistema artificial for desligado total ou parcialmente. O presente trabalho propõe uma metodologia para estimar a potencialidade de aproveitamento da luz natural através da utilização de sistemas automáticos de controle para economia de energia elétrica gasta em iluminação. Para avaliar e comparar o desempenho das diversas opções de controle utiliza-se a variável PALN (percentual de aproveitamento da luz natural). O PALN também permite estimar a quantidade de energia economizada com o aproveitamento da luz natural, que pode ser por substituição ou complementação da iluminação elétrica. A sua determinação é feita dividindo o ambiente em zonas de iluminação que são caracterizadas por áreas que apresentam uma distribuição de iluminâncias com características similares. O PALN é determinado para 3 condições de céu (claro, parcial e encoberto) e por fim calcula-se o PALN ponderado que leva em consideração a probabilidade de ocorrência de cada tipo de céu. A metodologia proposta foi implementada computacionalmente. Os modelos aqui estudados possuem largura fixa de 6 m e profundidade que varia de 4 m a 10 m, com 3 tipos de iluminação (unilateral, oposta e adjacente) e 3 tipos de janelas (única, dupla e total), totalizando 63 modelos. Para obtenção da disponibilidade de luz natural ao longo do ano foi utilizado o programa computacional LuzSolar. A primeira etapa de aplicação da metodologia foi a determinação das zonas de iluminação. Verificou-se que a configuração e o número de zonas está relacionado ao tipo de iluminação, ao tipo de janela e à profundidade do modelo. Depois de definidas as zonas de iluminação são então determinados o PALN's em cada uma delas e no modelo para 3 estratégias de controle (liga/desliga, 3 passos e dimerizável). Analisando-se os resultados das simulações nos modelos estudados verifica-se que as estratégias de controle automático podem reduzir o consumo de energia elétrica gasta em iluminação, chegando a atingir um PALN máximo de 87%. Em geral, na adoção de uma estratégia de 3 passos tem-se um acréscimo de 9 pontos percentuais sobre o PALN de uma estratégia liga/desliga. O PALN de uma estratégia dimerizável apresenta um acréscimo de 15 pontos percentuais sobre o de um sistema de controle liga/desliga. A aplicação da metodologia aqui apresentada poderá auxiliar os projetistas a tomar decisões quanto ao tipo de iluminação, tipo de janela e estratégia de controle da iluminação artificial na concepção de projetos de iluminação integrados (iluminação natural e artificial) energeticamente eficientes.