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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Metodologia para análise de sistemas de iluminação visando o conforto visual e a eficiência energética em ambientes
Ivanize Claudia dos Santos e Silva
UFPA / ITEC / PPGEE
Campus Universitário do Guamá
Belém – Pará – Brasil
2008
2
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ CENTRO TECNOLÓGICO
PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
Metodologia para análise de sistemas de iluminação visando o conforto visual e a eficiência energética em ambientes
Dissertação submetida à avaliação da
banca examinadora aprovada pelo programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Elétrica na Área de Sistemas de Energia Elétrica.
IVANIZE CLAUDIA DOS SANTOS E SILVA
UFPA / ITEC / PPGEE Campus Universitário do Guamá
Belém – Pará – Brasil 2008
DM – 08/2008
3
METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO VISANDO O CONFORTO VISUAL E A EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM
AMBIENTES
IVANIZE CLAUDIA DOS SANTOS E SILVA
Esta dissertação foi julgada adequada para obtenção do título de Mestre em
Engenharia Elétrica, na área de Sistemas de Energia Elétrica, e aprovada na sua
forma final, pela banca examinadora designada pelo programa de Pós-Graduação
em Engenharia Elétrica do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará
em março de 2008.
_____________________________________________ Profª. Drª. Maria Emília de Lima Tostes (UFPA)
ORIENTADORA
_____________________________________________ Prof. Dr. Ubiratan Holanda Bezerra (UFPA)
MEMBRO DA BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________ Prof. Dr. Roberto Célio Limão de Oliveira MEMBRO DA BANCA EXAMINADORA
_____________________________________________ Prof. Dr. Irving Montanar Franco (UFPA) MEMBRO DA BANCA EXAMINADORA
VISTO:
______________________________________________ Prof. Dr. Evaldo Gonçalves Pelaes
COORDENADOR DO PPGEE/UFPA
UFPA / ITEC / PPGEE 2008
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Dedicatória
4
Á minha filha Paloma, para que ela
sempre tenha como meta a busca do conhecimento.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Agradecimentos
5
AGRADECIMENTOS
A professora Dr.ª Maria Emília Tostes pela simpatia com a qual me recebeu no
programa de pós graduação em Engenharia Elétrica, e por ter aceitado o desafio de me
orientar.
Ao doutorando Rogério Silva pelas inúmeras contribuições, por sempre ter dispensado
atenção e colaboração para o êxito desta pesquisa.
Ao Dr. Rogério Almeida pela atenção e por ter colaborado para o êxito desta pesquisa.
Ao Dr. Marcos Galhardo pela ajuda com os parâmetros da rede neural.
Aos amigos feitos na pós graduação, principalmente Franciane Veloso e Heliana
Ceballos, que muito contribuíram com artigos técnicos.
Ao Prof. Frederico Lobato, médico do Hospital Universitário Bettina Ferro de Souza,
HUBFS / UFPA, por dispensar sua atenção e pelas informações técnicas.
Aos alunos de iniciação cientifica: Christianne Ferreira, Heverton Cota e Paulo Teixeira
do LADEC (Laboratório de Análise do Ambiente Construído) da Faculdade de Arquitetura
e Urbanismo do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará, pela ajuda com
os programas de conforto.
Ao professor Dr. Irving Franco pela oportunidade de trabalhar com pesquisa e pelas
informações técnicas.
Ao curso de pós graduação em Engenharia Elétrica.
A todas as pessoas que contribuiram para a realização deste trabalho.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Resumo
6
RESUMO
A iluminação surge como um dos sistemas mais relevantes na conservação da
energia, pois é responsável por cerca de 20% de toda energia elétrica consumida no
país; trabalhar bem com ela é a melhor maneira de otimizar seu consumo. Este trabalho
apresenta uma contribuição à eficientização de ambientes, propondo uma utilização
maior da iluminação natural proveniente do sol considerando aspectos de conforto visual
na gestão de construções inteligentes. Para tal é apresentado aspectos de eficiência
energética e o conceito de construções inteligentes e os vários aspectos que as compõe.
Uma metodologia utilizando sensores de luminosidade, variáveis construtivas do
ambiente, redes neurais artificiais e equipamentos de iluminação adequado é proposta.
Palavras Chave: Iluminação, Eficiência Energética, Construções inteligentes.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Abstract
7
ABSTRACT
The illumination appears as one of the most relevant systems in the conservation of
energy, because it is responsible for about 20% of every electric power consumed at the
country, work well it is the best way to optimize the consumption. This work presents a
contribution to energy conservation environment, proposing a larger use of the natural
illumination originating from the sun considering aspects of visual comfort in the
management of intelligent constructions. For such, it is presented aspects of energy
efficiency and the intelligent construction concepts and the several aspects that composes
them. A methodology using light sensor, constructive variables, neural networks and
adapted illumination’s equipments is proposed.
Words Key: Illumination, Energy Efficiency, intelligent Constructions.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Índice
8
ÍNDICE
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 13
1.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES ................................................................................................... 13
1.2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................................................... 14
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................................... 18
1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ....................................................................................................... 19
CAPÍTULO 2 - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA .................................................................................... 20
2.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E EDIFICAÇÕES........................................................................................ 22
2.2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E ILUMINAÇÃO ......................................................................................... 24
2.3 IMPACTOS DA ILUMINAÇÃO NO SER HUMANO .................................................................................. 29
CAPÍTULO 3 - CONSTRUÇÕES INTELIGENTES .......................................................................... 37
3.1 A HISTÓRIA DOS EDIFÍCIOS ............................................................................................................ 38
3.2 DEFINIÇÃO .................................................................................................................................... 40
3.3 A INTEGRAÇÃO ............................................................................................................................. 41
3.4 A DOMÓTICA ................................................................................................................................. 43
3.5 A GESTÃO DE EDIFÍCIOS ................................................................................................................ 44
3.6 SISTEMAS DE CONTROLE DOMÓTICOS ........................................................................................... 46
3.6.1. PROTOCOLO EIB ............................................................................................................. 46 3.6.2. PROTOCOLO LONWORKS ................................................................................................ 47 3.6.3. PROTOCOLO X10 ............................................................................................................. 48
3.7 DOMÓTICA – EXEMPLOS DE APLICAÇÕES PRÁTICAS ....................................................................... 49
3.7.1. SISTEMA DOMÓTICO - PHILIPS ........................................................................................... 49 3.7.2. SISTEMA DOMÓTICO - SIEMENS ...................................................................................... 50 3.7.3. SISTEMA DOMÓTICO – DOMÍNIO VIRTUAL ........................................................................... 51
3.8 SOBRE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS (RNA) ................................................................................... 53
CAPÍTULO 4 - METODOLOGIA PARA ANÁLISE DE SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO .................. 56
4.1 METODOLOGIA .............................................................................................................................. 57
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Índice
9
4.1.1. SENSOR: CAPTAÇÃO DA ILUMINÂNCIA; .............................................................................. 57 4.1.2. MÓDULO NEURAL; ............................................................................................................ 58 4.1.3. BANCO DE DADOS COLETADOS DOS NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA; .............................................. 59 4.1.4. ELABORAÇÃO DE UMA REDE NEURAL; ............................................................................... 60 4.1.5. PROGRAMA COMPUTACIONAL; ........................................................................................... 63 4.1.6. RESULTADOS DA SIMULAÇÃO COM REDE NEURAL; ............................................................. 64 4.1.7. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO; ................................................................................................. 64 4.1.8. ATUALIZAÇÃO DE DADOS DOS NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA EXTERNA; ........................................ 65
4.2 ESTUDO DE CASO ......................................................................................................................... 65
4.2.1. DETERMINAÇÃO DAS VARIÁVEIS CONSTRUTIVAS E VARIÁVEL HUMANA; ................................. 66 4.2.2. BANCO DE DADOS COLETADOS DOS NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA; .............................................. 66 4.2.3. RESULTADOS DA SIMULAÇÃO COM REDE NEURAL; ............................................................. 70
4.3 ANÁLISE ECONÔMICA .................................................................................................................... 78
4.4 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................................................ 78
CAPÍTULO 5 - CONCLUSÕES ........................................................................................................ 80
5.1 PERSPECTIVAS DE TRABALHOS FUTUROS ...................................................................................... 81
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................ 83
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Índice de Tabelas
10
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 2.1 - Consumo de energia por país.Fonte: IEA, 2005 ........................................................................... 20
Tabela 2.2 - Tipo de luz/onda eletromagnética/idade. ...................................................................................... 35
Tabela 3.1 – Comparação entre os protocolos: standard europeu (EIB), o standard Norte-Americano (LONWorks) e o protocolo mais utilizado (X10)....................................................................................... 49
Tabela 4.1 – Marca, modelo e valores para sensor de iluminância. ................................................................. 58
Tabela 4.2 – Arquitetura usada na simulação. .................................................................................................. 62
Tabela 4.3 – Marca, modelo e valores para sensor de iluminância. ................................................................. 64
Tabela 4.4 – Entrada, saída desejada e saída da rede para a arquitetura de melhor desempenho. ................ 71
Tabela 4.5– Valores para custos de energia com iluminação natural e sem iluminação natural. ..................... 78
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Índice de Figuras
11
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 - Percentual de uso final na carga residencial no Brasil (2005) ....................................................... 21
Figura 2.2– Níveis de Iluminância para o mês de junho. ................................................................................... 27
Figura 2.3 – Níveis de Iluminância para o mês de dezembro. .......................................................................... 28
Figura 2.4 – Olho Humano. ............................................................................................................................... 29
Figura 2.5 – Curva de contraste e Luminância. ................................................................................................. 31
Figura 2.6 – Curva de contraste, sensibilidade e Luminância. .......................................................................... 31
Figura 3.1 - Áreas da domótica ......................................................................................................................... 42
Figura 3.2 - Rede baseada no protocolo EIB .................................................................................................... 46
Figura 3.3 - GateWay - LiteConnector LonWorks NEURON ............................................................................. 47
Figura 3.4 - Interface entre um dispositivo e uma rede LONWorks ................................................................... 47
Figura 3.5 – Funcionamento do sistema X10 .................................................................................................... 48
Figura 3.6 – Casa Domótica Siemens com sistema EIB ................................................................................... 51
Figura 3.7 – Casa Domótica Domínio Virtual sistemas DMK e DMI .................................................................. 52
Figura 4.1 – Esquema do Processo .................................................................................................................. 57
Figura 4.2 – Disposição dos pontos de medição – NBR 5382. ......................................................................... 59
Figura 4.3 – Esquema do problema / Elaboração da RNA. ............................................................................... 60
Figura 4.4 - Fatores determinantes da Iluminância adequada (NBR 5413 – Iluminância de Interiores)............ 61
Figura 4.5 – Interface principal do programa. .................................................................................................... 63
Figura 4.6 – Menu dos Parâmetros da rede neural do programa de simulação ................................................ 63
Figura 4.7 – LayOut LABQUALI. ....................................................................................................................... 65
Figura 4.8 – Orientação LABQUALI. ................................................................................................................. 66
Figura 4.9 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 09:00h. ............................................................. 67
Figura 4.10 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 10:00h. ........................................................... 67
Figura 4.11 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 12:00. ............................................................. 68
Figura 4.12 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 14:00h. ........................................................... 68
Figura 4.13 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 16:00h. ........................................................... 69
Figura 4.14 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 18:00h ............................................................ 69
Figura 4.15 - Iluminância em Lux por tipo de Atividade (NBR 5413 – Iluminância de Interiores) ...................... 70
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Índice de Figuras
12
Figura 4.16 – Procedimento utilizado para as simulações. ............................................................................... 71
Figura 4.17 – Treinamento da rede. .................................................................................................................. 75
Figura 4.18 – Resultados do Treinamento. ....................................................................................................... 75
Figura 4.19 – Resultados da Validação da RNA. .............................................................................................. 76
Figura 4.20 – Fluxograma do sistema. .............................................................................................................. 77
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
13
Capítulo 1 INTRODUÇÃO
1.1 CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
Hoje a questão energética recebe grande atenção devido à crise mundial na qual o
planeta vem vivendo. As preocupações de caráter ambiental, a redução do volume de
emissão de gases de efeito estufa, têm assumido cada vez mais importância, sendo
indubitável a existência de um esforço internacional para que tais emissões sejam
reduzidas. Este fato está intrinsecamente ligado ao setor elétrico, considerando que na
maioria dos países industrializados a produção de eletricidade ainda resulta do processo
de queima de combustíveis fósseis (em geral carvão e derivados do petróleo como o óleo
Diesel).
Dentre as alternativas que podem ser exploradas, para contribuir positivamente na
atenuação dos problemas ambientais, constam a adoção de fontes alternativas de
energia primária como, por exemplo, a energia eólica e solar, bem como a definição de
procedimentos que visam à redução do desperdiço da energia elétrica produzida. Neste
último caso, a iluminação artificial surge como um dos paradigmas que pode ser
explorado de modo a contribuir para a conservação da energia pois é um dos sistemas
mais importantes para a economia do consumo, uma vez que a quantidade de luz natural
pode ser explorada no interior de uma edificação de modo que a abundância de luz
artificial seja diminuída, contribuindo assim, para atenuar o desperdício de eletricidade.
Diante de tal quadro de estudos voltado para a conservação da energia, surge a
necessidade de estabelecer procedimentos que visam a redução do desperdício, sendo
necessário projetar o edifício, para ser sustentável durante toda sua vida útil.
Estima-se que cerca de 48% de toda energia elétrica consumida no Brasil tenha
origem nas necessidades de atendimento de conforto interno das edificações, seja na
forma de iluminação artificial, ventilação forçada ou condicionamento de ar. Construções
inteligentes permitem o aproveitamento adequado da luz natural, resultando em
economia de até 20% nos gastos com eletricidade (PROCEL, 1993). Um dos pontos mais
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
14
relevantes sobre iluminação é a otimização de sistemas de utilização. Estudos
direcionados para a viabilização de conservação de energia elétrica, em ambientes
construídos, são realizados em todo o mundo (HADDAD, 2001). As condicionantes de
desempenho luminoso de edificações vêm atender a uma urgência referente ao conceito
de eficiência energética e sustentabilidade (HOPKINSON, 1966).
O aproveitamento da luz natural nos ambientes interiores não somente é possível,
como também necessário. Ela oferece melhor condição de visibilidade ao olho humano,
quando em níveis adequados. Um espaço bem iluminado, naturalmente, é mais saudável
e dinâmico. No entanto, a fim de usufruir de sua disponibilidade, de forma eficiente, deve-
se utilizar a luz natural de maneira criteriosa, para que não ocorra falta de iluminância ou
excesso de carga térmica no ambiente.
Com base nestes pressupostos, esta dissertação tem como meta a gestão da
iluminância no interior do ambiente, considerando a influência da luz natural, o tipo de
atividade do ambiente, o conforto visual do usuário e características construtivas
objetivando um ambiente energeticamente eficiente. Para tal, a metodologia adotada
baseia-se no conceito de edifício gerenciados de forma inteligente com uso de redes
neurais artificiais como ferramenta para alcance do objetivo.
1.2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Nesta seção apresenta-se uma revisão dos principais trabalhos consultados para
o desenvolvimento da presente dissertação de mestrado, enfatizando aspectos do
conforto visual e eficiência energética.
GHISI, Enedir et alli, avaliaram em 1997 o potencial de conservação de energia
elétrica através de estudo de retrofit no sistema de iluminação da Universidade Federal
de Santa Catarina, os resultados obtidos na avaliação do potencial de conservação de
energia elétrica realizado através de um estudo de retrofit no sistema de iluminação da
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Apresenta-se o uso final de energia
elétrica estimado para o campus, bem como a análise do atual sistema de iluminação e
os benefícios proporcionados por um novo sistema energeticamente eficiente.
PAPST, Ana L. et alli, apresentaram em 1998 uma metodolgia para análise de
iluminação natural usando simulação numérica computacional cujo objeto de estudo foi
um laboratório que faz parte de dois novos blocos de laboratórios e salas de aula do novo
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
15
prédio de engenharia civil, da Universidade Federal de Santa Catarina. Os resultados das
simulações foram classificados em categorias a partir da Norma Brasileira NBR 5413 (NB
– 57) – Iluminância de Interiores, segundo quatro patamares de iluminâncias: excessiva,
suficiente, insuficiente e inexistente. Com o uso de apresentação gráfica, buscou-se
facilitar a compreensão do projetista luminotécnico frente a distribuição espacial, temporal
e quantitativa da iluminação natural. A simulação apresentada foi a computacional, mais
precisamente o software Lúmen Micro 7, da Lighting Technologies INC. O uso da
simulação computacional apresenta uma maior rapidez se comparando ao método do
gráfico.
POLLIS, Hamilton et alli, abordaram em 1999 a experiência brasileira em projetos de
iluminação eficiente à criação do INMETRO. O Procel acumulou experiência na
implementação de programas-piloto de substituição de lâmpadas incandescentes e em
função desta experiência o processo que levou a criação do Selo Procel Inmetro de
Desempenho na Área de Iluminação. Em seguida descreve-se o processo de
implementação do Selo e os resultados obtidos até o presente momento. Descreve-se
também a experiência obtida com a condução de pesquisas que objetivaram um melhor
conhecimento do consumidor e do mercado de produtos eficientes no país.
FIQUEREDO, K. et alli, verificaram em 2000 que novas técnicas de inteligência
computacional entraram no setor elétrico ultrapassando métodos tradicionais, são elas:
Redes Neurais Artificiais, Algoritmos Genéticos, Lógica Fuzzy e Sistemas Especialistas.
Foi avaliado cada um destes sistemas, quanto ao desempenho, revisão de principais
aplicações e como construir sistemas inteligentes de conservação de energia elétrica.
LEE, Alexandre Simon et alli, verificaram em 2001 a eficiência energética de um
edifício de escritórios através de simulações computacionais; o estudo de caso foi feito no
departamento de engenharia civil da UFSC. O software VisualDOE foi utilizado como
ferramenta para avaliação das alternativas depois de implantadas. O modelo dos prédios
foi calibrado no VisualDOE através de medições in-loco. Alternativas de projetos, menos
eficientes, adotadas nas obras típicas da UFSC foram simuladas e comparadas com o
modelo calibrado a fim de se determinar a economia de energia alcançada.
MATOS, Michele et alli, estudaram em 2003 melhorias no sistema de iluminação na
UFSC, verificando as condições reais do sistema de iluminação atualmente instalado, a
fim de que se possa propor um retrofit para o sistema; recomendações para a
contratação de novos projetos de iluminação e especificações para a compra de novos
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
16
produtos. Resultados obtidos através de levantamento das características do sistema de
iluminação artificial atualmente instalado na UFSC. Para tal foram realizadas visitas in
loco nas quais parâmetros relacionados ao ambiente físico e à iluminação foram
observados. Os dados levantados restringiram-se às salas de aula, administrativas e de
professores por possuírem níveis de iluminação semelhantes e padrão de uso regular.
Juntos esses locais representam 19% da área total construída no campus universitário.
Estima-se que a substituição do sistema atual por um sistema mais eficiente
proporcionaria uma redução de 10,2% no consumo e 14,8% na conta de energia elétrica
da cidade universitária.
TETRI, E. estudou no ano de 2004 a implementação pelo comitê executivo de
conservação da energia em edifícios, do novo projeto de pesquisa internacional (IEA
ANNEX 45) cujos objetivos são verificar a integração entre o uso eficiente de energia com
sistemas eficientes dos edifícios. O IEA ANNEX 45 está dividido em três tipos de
objetivos: o objetivo A é descrever o efeito do uso da energia na relação do bem estar
humano; o objetivo B é reduzir o uso de energia investigando o potencial econômico
comparando tecnologias e aplicando soluções de iluminação; e o objetivo C evidencia
controles direcionado para a necessidade do usuário de acordo com as normas.
PIZZARO, Paula e SOUZA, Lea estudaram em 2006 o nível de iluminância de sala de
aula definindo a importância e as relações entre as variáveis do conforto luminoso. O
método de pesquisa consiste em uma análise através da observação
comportamental e medições dos níveis de iluminância no ambiente. Faz-se uso de
duas ferramentas metodológicas: a extensão 3DSkyView, da ArcView GIS, como forma
de obter a variável Fator de Visão do Céu (fator de forma) e as Redes Neurais
Artificiais, como ferramenta de modelagem das relações entre as variáveis
levantadas. Os resultados mostraram que os estudantes estão habituados a realizar
tarefas em valores de iluminância baixos ou altos demais.
DEHOFF, Peter verificou em 2006, medição do consumo de energia em salas de um
edifício cujo projeto de iluminação apresenta níveis ergonômicos diferentes. A relação
obtida entre eficiência energética e nível ergonômico permite avaliar a qualidade da
energia na instalação de iluminação, tendo como referência o atendimento das
necessidades do usuário. Em um dos exemplos utilizados foi estimada a economia de
energia na iluminação artificial mediante o uso de luz natural, utilizando um software
denominado Luxmate Energ . Foi feito o cálculo do fator de luz natural para o céu
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
17
nublado, levando em conta as horas de trabalho, a profundidade e a localização
geográfica de uma sala e o tipo e tamanho de janela. O resultado apresentado mostra o
potencial de economia de energia para iluminação artificial, comparado com a situação
de manter a luz ligada o tempo todo.
CASTRO, Melissa; JOTA, Fábio; e ASSIS, Eleonora propuseram em 2006 uma
discussão sobre o uso de sistemas de automação como ferramenta para uso racional da
energia no ambiente construído. O padrão de consumo energético nas edificações
brasileiras mostra que há, neste setor, um grande desperdício de energia elétrica. Parte
significativa desta energia é gasta para se corrigir fatores de desconforto aos ocupantes.
A automação de sistemas, como, por exemplo, os de ar condicionado e iluminação, pode
levar a um uso mais racional e conseqüente economia de energia. Discutiu-se também o
significado da eficiência energética nos edifícios relacionando-a com o conforto dos
usuários.
MICHELATO, Rubia; e MEDEIROS, João Furtado avaliaram em 2006 superfícies
transparentes no que se refere a conforto térmico de edificações, pois são elementos
vulneráveis a um alto ganho de calor, principalmente em locais de grande insolação,
como é o caso do Brasil. Considerando seu desempenho como fachadas, devem
atender, também, às necessidades de iluminação, as quais conjugadas com os requisitos
para conforto térmico, garantem a eficiência energética da construção. Os resultados
foram apresentados em gráficos comparativos dos vidros analisados, permitindo inferir o
desempenho dos mesmos. Dessa forma é possível fazer uma avaliação do conforto
ambiental, analisando esses vidros e estudando as soluções arquitetônicas empregadas
em edifícios.
HADDAD, Jamil e YAMACHITA, Roberto Akira avaliaram em 2006 inovações
tecnológicas utilizadas em sistemas de iluminação para a obtenção de equipamentos
eficientes, que irão contribuir para uma redução de energia e demanda do sistema
elétrico. As lâmpadas fluorescentes compactas são um exemplo a ser citada e mais
recentemente, os LEDs (diodo emissor de luz) estão se tornando a tecnologia a ser
adotada para os sistemas de iluminação. Com a utilização de um software de diagnóstico
energético, este artigo apresentou os resultados que podem ser obtidos com a utilização
de sistemas de iluminação eficientes. Um exemplo desta tecnologia é a utilização dos
LEDs (diodo emissor de luz) que são componentes semicondutores e convertem energia
elétrica diretamente em luz visível, apresentando variedade de cores, com baixo
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
18
consumo de energia e longa durabilidade. Foi realizada uma simulação que levou em
consideração aspectos técnicos e econômicos, abordando a redução no consumo de
energia e uma análise econômica para a sua substituição que será influenciada pelo
custo da tecnologia adotada, quantidade de energia economizada, custo da energia, taxa
de juros, etc.
IWASHITA, Juliana e SAIDEL, Marco Antônio avaliaram em 2006 a eficiência
energética de sistemas de iluminação interior com o estado da arte dos equipamentos de
iluminação para aplicação comercial, focando no desempenho fotométrico e elétrico das
famílias de luminárias, lâmpadas e reatores mais comercializados nacionalmente. O
trabalho analisou os equipamentos em conjunto, através do Indicador de Eficiência da
Luminária. Este indicador avalia o conjunto luminária-lâmpada-reator, através da análise
do rendimento da luminária, da eficiência luminosa da lâmpada e do fator de eficácia do
reator, possibilitando uma efetiva comparação entre equipamentos existentes no mercado
e possibilitando a criação de indicadores de eficiência energética mínimos para políticas
de conservação de energia em sistemas de iluminação.
YEZIORO, A. et alli, apresentaram em 2007 uma simulação usando redes neurais
artificiais para avaliar o desempenho de energia de um edifício. Os resultados mostram
uma aptidão boa com o modelo matemático. Além disso, foi feita uma comparação
utilizando Redes Neurais Artificiais, entre quatro ferramentas de simulação de
desempenho energético de um edifício, são elas: Energy_10, Green Building Studio web
tool, eQuest e EnergyPlus. Os resultados mostraram que as ferramentas de simulação
mais detalhadas têm o melhor desempenho de simulação.
JUSLÉN, H. et alli, estudaram em 2007 parâmetros relacionados à iluminação na
indústria, como desempenho visual e estado de alerta, juntamente com motivação e a
influência na produtividade do ser humano. Seis estudos de caso foram desenvolvidos
entre 2003 e 2004 em quatro países. Alguns deles foram finalizados, fornecendo
conclusões: a iluminação influencia a produtividade se esta está relacionada ao
desempenho humano, ela aumenta à medida que os níveis de iluminância aumentam.
1.3 OBJETIVO
Este trabalho tem por objetivo a elaboração de uma metodologia direcionada para
sistema de gerenciamento de iluminação artificial, utilizando técnicas de inteligência
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 1 - Introdução
19
computacional na avaliação de diversos tipos de ambientes, objetivando o conforto visual
dos usuários e a eficiência energética na edificação.
1.4 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Este documento encontra-se dividido em 5 capítulos, que são sucintamente descritos
a seguir:
Capítulo 1 - Esta Introdução.
Capítulo 2 – Conceitos sobre eficiéncia energética, importância, uso e impactos da
iluminação na qualidade de vida dos usuários. Aborda-se também a variável ergonômica:
contraste.
Capítulo 3 – Conceitos e Aplicabilidade de Domótica.
Capítulo 4 – Desenvolvimento da metodologia e de um sistema computacional para
gestão de sistemas de iluminação visando o conforto e eficiência energética em
ambientes.
Capítulo 5 – Conclusões e referências consultadas.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
20
Capítulo 2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
A energia tem sido através da historia a base do desenvolvimento das civilizações.
Nos dias atuais são cada vez maiores as necessidades energéticas para a produção de
alimentos, bens de consumo, bens de serviço e de produção, lazer, e finalmente para
promover o desenvolvimento econômico, social e cultural. É assim, evidente a
importância da energia não só no contexto das grandes nações industrializadas, mas
principalmente naquelas em via de desenvolvimento, cujas necessidades energéticas são
ainda mais dramáticas.
Atualmente os Estados Unidos da América (EUA), que consomem, por ano, um quarto
de toda a energia produzida no mundo, e o Canadá, que detém o consumo per capita
mais elevado, juntam-se agora as potências econômicas emergentes, como a China, o
Brasil e a Índia, cujo o consumo de energia está aumentando. O consumo de energia no
mundo pode ser verificados na tabela 2.1.
Tabela 2.1 - Consumo de energia por país.Fonte: IEA, 2005
Consumo de Energia
(tep1 per capita)
1990 2004
Canadá 8,9 9,6
EUA 7,7 7,8
França 3,8 4,3
Alemanha 4,4 4,0
Espanha 2,3 3,4
Portugal 1,6 2,3
1 A tonelada equivalente de petróleo (tep) é a unidade comum na qual se convertem as unidades de medida das diferentes
formas de energia utilizadas no BEM (Balanço Energético Nacional). Os fatores de conversão são calculados com base no
poder calorífico superior de cada energético em relação ao do petróleo, de 10800 kcal/kg.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
21
China 0,6 1,1
Brasil 0,8 1,0 Índia 0,2 0,3
Bangladesh 0,1 0,1
É preciso mudar esses padrões atuais de consumo de energia, estimulando a
eficiência energética e programas de conservação da energia. Em 1985 foi instituído no
Brasil, o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – Procel, que apresenta,
entre as suas principais conquistas, a aprovação da Lei de Eficiência Energética (Lei
10.295/2001), que se encontra em processo de implantação. Gradativamente, novos
equipamentos terão seus índices de eficiência mínimos ou níveis máximos de consumo
de energia definidos o que certamente se refletirá nos valores do consumo futuro de
energia elétrica.
Dados da pesquisa de campo, objeto do relatório ano base 2005, do Procel, apontam
forte presença da iluminação no uso final da carga residencial conforme apresenta a
Figura 2.1.
Figura 2.1 - Percentual de uso final na carga residencial no Brasil (2005)
Fonte: Ministério de Minas e Energia - BEN/2006
O uso de lâmpadas apresentam 14% da energia elétrica no uso final na carga
residencial. Vale ressaltar, segundo o PROCEL (2005), que é possível obter-se
importantes informações relativas: ao crescimento das cargas instaladas por unidade
consumidora residencial; às mudanças na natureza dessas cargas; à velocidade de
penetração de novos equipamentos eletroeletrônicos; às mudanças de hábitos de uso
pelos clientes; às influências dos aumentos tarifários e do racionamento no
Ar Condicionado.
20%
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
22
comportamento do consumidor entre outras informações importantes, visando ao uso
racional e eficiente da energia elétrica, voltadas para essa classe de consumo.
2.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E EDIFICAÇÕES
O atual processo de globalização facilitou o nosso acesso cotidiano à propostas
arquitetônicas estrangeiras, sem a crítica necessária de soluções que utilizam materiais e
sistemas construtivos desenvolvidos para outras regiões/países, com condições
climáticas diferentes das nossas (LAMBERT et alli, 1997). Essa situação nos levou a
conceber edifícios dependentes de equipamentos complementares de condicionamento
artificial de ar, que demandam altos custos de manutenção. A maneira que utilizamos a
energia de que dispomos é uma questão chave e por isso o aumento da eficiência
energética é imprescindível para se atingir os novos objetivos do novo modelo de
desenvolvimento.
O conceito de desenvolvimento sustentável surgiu no final do século XX, pela
constatação de que o desenvolvimento econômico também tem de levar em conta o
equilíbrio ecológico e a preservação da qualidade de vida das populações humanas a
nível global (LAMBERT et alli, 1997). A idéia de desenvolvimento sustentável tem por
base o princípio de que o homem deve gastar os recursos naturais de acordo com a
capacidade de renovação dos mesmos de modo a evitar o seu esgotamento. A crise
energética fez com que se voltasse a valorizar as edificações sustentáveis.
A racionalização do uso da energia é uma temática bastante discutida nos dias de
hoje. A eficiência energética está diretamente ligada a adequação da edificação ao clima
do local onde esta se encontra, através da eliminação ou da redução dos sistemas de
condicionamento artificial de ar (LAMBERT et alli, 1997). Por isso, a importância de se
conhecer o clima e o comportamento térmico dos materiais, para que se possa intervir de
maneira consciente e correta. Além de reduzir gastos com energia, tirar partido das
condições climáticas favorece o equilíbrio com a natureza e diminui o impacto ambiental.
Segundo o PROCEL, 2005 existe uma participação significativa da classe residencial,
assim como a comercial em relação às demais classes. Tal fato é uma tendência mundial
e, no que tange à classe residencial, pode ser explicado por um conjunto de fatores, tais
como: a velocidade da transformação da antiga sociedade industrial para a de
informação, e desta, para a sociedade de comunicação, possibilitando que muitos
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
23
trabalhos, de cunho intelectual, possam ser executados, por meios computacionais, em
domicílios; o aumento do nível de desemprego e, por conseqüência, da economia
informal, transformando as residências em microempresas; a busca pelo conforto e lazer
proporcionada pela grande disponibilidade e facilidade de aquisição de eletrodomésticos
e equipamentos eletroeletrônicos, aumentando a carga instalada e, por isso, incentivando
uma maior utilização da energia elétrica; o aumento do tempo de permanência das
pessoas em seus domicílios, em função da falta de segurança, notadamente em centros
urbanos de médio e grande porte; a demanda reprimida, em face das desigualdades
sociais, que se espera sejam reduzidas ao longo do tempo; a incorporação de novos
consumidores, em função da universalização dos serviços de energia elétrica, entre
outros.
A construção é um dos setores econômicos mais importantes no mundo, U$ 3 trilhões
são gastos anualmente no mundo, representando 1/10 da economia global. Constitui
30% dos negócios na Europa, 22%nos EUA, 21% no Japão, 23% nos países em
desenvolvimento. Os edifícios consomem cerca de 40% da energia no mundo. (UNCHS
1993), são responsáveis por 50% das emissões de C02, e por 30-40% da demanda total
de energia nos países (LAMBERT, 2006).
Como exemplo de edificação eficiente pode-se citar na Inglaterra o BedZed
(Beddington Zero Energy Development). No Brasil as principais estratégias para redução
do uso final de energia elétrica são o Projeto Bioclimático com aproveitamento da
Iluminação natural e da Ventilação natural (Zoneamento bioclimático brasileiro – NBR
15220-3), o uso de aparelhos e equipamentos energeticamente eficientes (etiqueta
Inmetro-Procel) e a incorporação de energias renováveis como o aquecimento solar de
água. Um bom exemplo de edifício apropriado ao clima empregando estes potenciais é o
Projeto Casa Eficiente (Eletrosul, Eletrobras, UFSC).
É sabido que o projeto arquitetônico é o ponto de início para todo o resto, a
adequação ao locar-se cada espaço e dando primazia ao conforto do usuário é
determinante para um projeto cujos sistemas adotados irão primar pela eficiência.
Conciliar o conforto ambiental e a eficiência energética das edificações é um dos
principais desafios para a arquitetura.
Um bom projeto arquitetônico tem que tirar proveito das condições climáticas, da
orientação solar, dos ventos dominantes e, se forem utilizadas técnicas de construção e
materiais adequados, é possível diminuir os gastos energéticos com a iluminação ou com
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
24
os sistemas de climatização. É fundamental investirgastar um pouco mais de tempo e
certificar-se de que o tipo do material escolhido é o ideal. Equívocos na escolha podem
causar problemas, e corrigir é tão caro que se torna simplesmente inviável.
No Verão o ideal é um sombreamento correto das janelas ou paredes de vidro. Brises,
fachadas ventiladas ou ventilação cruzada são alguns dos recursos usados para
minimizar a carga térmica no interior dos edifícios e conseqüentemente consumos de
energia desnecessários. Retirar o máximo proveito da vegetação existente no local ajuda
na redução do consumo e possibilita uma maior sensação de conforto, além de gerar
sombra, interage com os fluxos de ar, direcionando ventos, sendo que o fluxo dos ventos
pode variar conforme a densidade do vegetal e o distanciamento que cumpre em relação
aos edifícios. Assim, a correta escolha e implantação de vegetação, em relação aos
edifícios e seus sítios, exerce influência, sobre o consumo energético, em função do
modo como esta interage com a luz e com os ventos.
As cores também influenciam o conforto térmico. Embora já existam tintas
absorventes e refletora de todas as cores, sabemos que as cores claras não absorvem
tanto o calor como as cores escuras. Sendo assim, enquanto uma fachada branca pode
absorver só 25% da energia do sol, a mesma fachada, pintada com cor preta, pode
absorver a energia do sol em 90%.
Na elaboração do projeto, além da escolha dos materiais, é relevante prever o custo
ambiental que cada material da construção terá na sua produção. Aspectos diferenciais
que o “edifício inteligente” tem em relação a uma construção comum, tratam-se do
grande consumo na utilização de energia e água, exatamente na contramão do que
deveria estar sendo buscado.
Pode-se desta forma minimizar os impactos sobre o meio ambiente, aumentar o
conforto e qualidade de vida do usuário .
2.2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E ILUMINAÇÃO
À medida que o homem evolui no desenvolvimento cultural, no nível de civilização e
no grau tecnológico, cada vez mais exige e depende de meios artificiais para a satisfação
de necessidades que, originalmente, eram supridas pela Natureza. A iluminação é uma
das necessidades em que se observa este fenômeno.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
25
As múltiplas atividades da vida humana implicam na necessidade de iluminação,
porém, conforme as condições peculiares a cada utilidade, variam as características a
que deve satisfazer a iluminação. A primeira característica da iluminação a ser apreciada
é o nível de iluminamento, isto é, a quantidade de luz que incide sobre a unidade de área
iluminada. Instrumentos próprios para medir o iluminamento são os luxímetros e a
unidade em que é expresso é o lux. O iluminamento adequado a cada atividade humana
deve ser respeitado para que o homem possa realizar a atividade corretamente, no
tempo conveniente e confortavelmente. Outra variável importante, é o contraste, descrito
no tópico seguinte. Um outro ponto relevante a ser mencionado é a importância das
cores, pois causam efeitos psicológicos e emocionais nas pessoas (HELMS, 1991).
Dentro deste contexto, a iluminação surge como um dos itens mais relevantes, já que
é responsável por cerca de 14% de toda energia elétrica consumida pelo setor residencial
e por mais de 40% da energia elétrica consumida pelo setor de comércio e serviços
(PROCEL, 2005); trabalhar bem com ela é a melhor maneira de reduzir seu consumo e
traz benefícios como o conforto.
O sol oferece uma iluminação tão forte que em dias de verão, nas regiões tropicais,
registram-se níveis elevados de 100.000 lux sob incidência direta e 10.000 lux à sombra.
(BRAGANÇA FILHO, 1978). Utilizar a energia do Sol como uma das fontes naturais para
abastecer os ambientes e suprir as necessidades dos seres humanos, tem sido um
objetivo permanente dos pesquisadores na área de energia e conforto ambiental. A
grande maioria das ferramentas de trabalho e lazer de nosso dia a dia são sustentadas
pela energia proveniente principalmente das hidroelétricas que, apesar de não serem
fontes poluentes, causam grande desequilíbrio dos ecossistemas existentes, nos locais
onde são implantadas. Torna-se necessária a existência de outras fontes de energia, em
setores que comportem uma substituição, para evitar o risco de blecautes em que
atividades importantes e totalmente dependentes de energia elétrica sejam as mais
prejudicadas, como por exemplo: hospitais, iluminação pública, agências bancárias entre
outros.
Explorar a luz natural além de conservar a energia, pode deixar o trabalho mais
agradável. Para otimizar o trabalho, as variações de contribuição de luz natural devem
ser completamente automáticas de acordo com as mudanças que ocorrem durante um
período do dia (HELMS, 1991). A combinação da iluminação natural com a artificial pode
reduzir significativamente o consumo de energia. A luz natural é gratuita e é um dos
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
26
fatores que mais contribuem para se obter um sistema energeticamente eficiente. A fim
de usufruir de sua disponibilidade de forma eficiente, deve-se utilizá-la de forma criteriosa
para que não ocorra falta de iluminância ou excesso de carga térmica no ambiente.
O aproveitamento da luz natural nos ambientes interiores não somente é possível,
como também necessário (HOPKINSON et al, 1966). Bastaria ressaltar que para a
obtenção da luz artificial faz-se necessária a utilização de alguma forma de energia, hoje
em dia basicamente a forma elétrica, que em última análise representa uma despesa
para o usuário. Um espaço bem iluminado naturalmente é mais saudável e dinâmico.
Mas é sobretudo a qualidade da luz, dificilmente quantificada pelos ocupantes, que os
incentiva a preferir espaços iluminados naturalmente.
A iluminação artificial em ambientes construídos é um dos setores de consumo de
energia elétrica que pode ser, em grande parte, substituído pela luz natural proveniente
do Sol. Além da economia proporcionada, a iluminação natural atende as necessidades
físicas e psicológicas dos seres humanos. “Em postos de trabalho por exemplo, a luz
natural apresenta definições de cores muito mais reais que a luz artificial, e a visualização
do meio externo, proporciona o conhecimento aproximado das horas do dia e das
mudanças climáticas e atmosféricas. O contato com os elementos da natureza, que
compõem a paisagem exterior, influencia psicologicamente no bem estar do ser humano,
pois o homem mesmo estando em um ambiente interno, deseja estar em contato com os
elementos do universo do qual faz parte” (CORRÊA, 1997). O papel fundamental da
iluminação natural consiste em proporcionar um ambiente visual adequado. Considera-se
que esse ambiente luminoso é adequado quando permite assegurar as necessidades de
conforto visual e quando permite a execução das diferentes tarefas visuais que tenham
lugar no interior dos compartimentos (COMISSION INTERNATIONALE DE
L’ÉCLAIRAGE - CIE, 1970).
A boa iluminação de um edifício, sobretudo com luz natural, é essencial ao seu bom
funcionamento energético e ao conforto dos seus ocupantes. Segundo dados da
Associação Brasileira de Automação Residencial (Aureside), reduzindo em 25% o nível
das luzes, podemos esperar uma economia de até 20%. Dimerizando o consumo pela
metade, a economia cresce para 40%. Dimerizar não apenas reduz o consumo de
energia, mas aumenta a vida útil das lâmpadas. Abaixando a intensidade da luz em 50%
economiza-se tanto energia como as lâmpadas têm menos desgaste, aumentando sua
vida útil em 20 vezes (Portal Lumière, 2007).
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
27
Já o uso de sistemas mais completos, com controles automatizados, que tem como
base esta dissertação, potencializa a economia de energia e a funcionalidade dos
ambientes. É possível, por exemplo, aproveitar ao máximo a iluminação natural inibindo
(ou até mesmo impedindo) automaticamente o acendimento de luzes quando isto é
desnecessário.
Para avaliar o potencial de iluminância para a cidade de Belém, foram feitas
simulações com o software RELUX, fabricado pela RELUX INFORMATIK AG. Para
tanto, fez-se simulações a partir do modelo de um cubo de dimensões: 3m x 3m x 3m,
cujo material é o vidro de transparência 91%. As simulações foram feitas para o dia 22,
nos meses de junho e dezembro para céu ensolarado. Os valores são descritos nas
figuras 2.2 e 2.3.
Níveis de Iluminância / junho
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
8:00h 12:00h 18:00 8:00h 12:00h 18:00
Céu Claro Céu Encoberto
Ilum
inân
cia
Em (lx)
Emin (lx)
Emax (lx)
Figura 2.2– Níveis de Iluminância para o mês de junho.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
28
Níveis de Iluminância / dezembro
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
8:00h 12:00h 18:00 8:00h 12:00h 18:00
Céu Claro Céu Encoberto
Ilum
inân
cia
Em (lx)Emin (lx)Emax (lx)
Figura 2.3 – Níveis de Iluminância para o mês de dezembro.
Para as simulações realizadas em junho e dezembro`no horário de 12:00h com céu
claro obteve-se valores de iluminância máxima próximos a 70000 lux, e valores em torno
de 20000 lux às 12:00h para céu encoberto. Observa-se que o potencial de iluminância
proveniente do sol para a cidade de Belém é elevado, desta forma tem-se a possibilidade
de um adequado aproveitamento deste recurso.
Nos estudos realizados com o software RELUX, constatou-se a simetria entre as
trajetórias aparente do sol, isso deve-se a sazonalidade, ou seja, as fachadas norte e sul
recebem insolação semelhante, com uma diferença de seis meses. A insolação da
fachada norte em junho é semelhante à insolação da fachada sul em dezembro e a
principal conseqüência disso é que durante o semestre, entre março e setembro, a
fachada norte recebe insolação enquanto a fachada sul permanece sombreada. A
situação se inverte no semestre entre setembro e março. A fachada norte em junho e a
fachada sul em dezembro recebem uma intensidade máxima da radiação solar enquanto
que as fachadas leste pela manhã e oeste durante à tarde recebem intensidade máxima
durante o ano todo.
Talvez se pense que a redução do consumo implica na conseqüente redução de
iluminação artificial, a ponto de comprometer o nível de conforto visual do usuário. Mas
não é isso que acontece, quando existe uma redução do consumo, utiliza-se uma
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
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iluminação adequada para o ambiente analisado, planejando suas necessidades,
obtendo-se, desse modo, a iluminação desejada (IWASHITA et al, 2005). É importante
salientar que um bom projeto de iluminação deve propiciar o conforto visual, despertar a
atenção e estimular a eficiência. A iluminação natural pode ser um veículo poderoso pois
pode proporcionar para edifícios uma enorme qualidade de vida (ROBBINS, 2001).
A utilização de luminárias e lâmpadas adequadas influenciam sobremaneira no
rendimento da aprendizagem, da tarefa desenvolvida e também no potencial de
conservação de energia. Para se conseguir isso, conta-se com o auxílio do uso de
luminárias com refletores (direcionam o fluxo luminoso) e lâmpadas eficientes. Além
disso, a instalação de reatores eletrônicos no lugar dos reatores eletromagnéticos
também ajuda, pois, apesar de serem mais caros, eles consomem menos energia, são
mais eficientes e mantém um bom desempenho elétrico por um período maior de tempo.
Encontra-se na NBR5413 - Iluminância de interiores, os valores de iluminância médias
e mínimas para iluminação artificial em interiores, para cada tipo de ambiente e tarefa
desempenhada.
2.3 IMPACTOS DA ILUMINAÇÃO NO SER HUMANO
O olho humano é o órgão sensorial baseado na sensibilidade à luz, é fotossensível.
Os órgãos fotorreceptores de todos os seres vivos se caracterizam por possuírem um ou
mais pigmentos fotossensíveis, daí o cuidado quanto ao nível de iluminação nos
ambientes para executar as tarefas. A Figura 2.4 apresenta algumas componentes do
sistema visual humano.
Figura 2.4 – Olho Humano.
Fonte: Joaquim Macedo, 2001.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
30
O músculo ciliar é responsável por contrair e relaxar as fibras zonulares, diminui e
aumenta a tensão na cápsula do cristalino, que permite a este se tornar mais ou menos
convexo para a visão de perto. Esse músculo faz esforço constante para adaptação da
visão para diferentes níveis de iluminância. A córnea é a parte protetora dos olhos e dois
terços da refração ocorre nela. A íris controla o tamanho da abertura (pupila) onde entra a
luz. A pupila regula a quantidade de luz que vai para a retina, somente com esta
passagem uma imagem é percebida. O cristalino é a lente do olho, disponibiliza um terço
da refração do mesmo. A retina é o detector fotosensitivo do olho.
Acuidade visual é a habilidade que o olho humano possui de distinguir detalhes e é
afetada por quatro fatores: tamanho, contraste, luminância e o tempo. O aspecto
importante do tamanho está relacionada com o ângulo visual. Quando um objeto é levado
para perto nossos olhos, sente-se o ângulo visual, fazendo com que o objeto fique
visivelmente claro. A habilidade de enxergar detalhes depende do contraste e da
luminância do meio.
Para algumas aplicações é inconveniente exagerar entre o nível de iluminamento do
objeto principal e o do ambiente, por conta do contraste (BOMAN et alli, 1998). O
contraste é o mecanismo básico da visão, criado pela diferença em luminância de duas
superfícies adjacentes, ou seja, na quantidade de luz refletida destas superfícies.
Quando a superfície mais escura é preta e não reflete nenhuma luz, a relação é 1. O
contraste normalmente é expresso em porcentagem, sendo a relação multiplicada por
100, sendo que o contraste máximo representa 100% de contraste. Quando o contraste
percebido é de 5%, a sensibilidade de contraste é 100/5 = 20. Se o contraste baixo
percebido por uma pessoa é 2,5%, a sensibilidade de contraste é 100/2,5 = 40. Na Figura
2.5 pode-se observar a relação entre sensibilidade ao contraste e Luminância, quanto
maior a luminância maior a sensibilidade ao contraste.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
31
Figura 2.5 – Curva de contraste e Luminância.
Fonte: (HELMS, 1991)
A sensibilidade ao contraste é o nível de sensibilidade do sistema visual a diferenças
de luminância de superfícies adjacentes. De acordo com a Figura 2.6, a sensibilidade ao
contraste aumenta com o aumento da luminância, desta forma, a quantidade total de
luminância que alcança a retina aumenta e a sensibilidade ao contraste aumentará. Na
Figura 2.5 pode-se observar a relação entre contraste e sensibilidade ao contraste.
Figura 2.6 – Curva de contraste, sensibilidade e Luminância.
Fonte: (HELMS, 1991)
Com o aumento da sensibilidade ao contraste, o sistema visual precisa de menos
contraste para um certo nível de visibilidade.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
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Quando a luminância de fundo é muito alta, o olho se torna menos tolerante, devido a
um aumento na sensibilidade do mesmo, desta forma a sensibilidade ao contraste pode
cair (HELMS, 1991).
Quando uma pessoa pode ver detalhes em muito baixo contraste, sua sensibilidade de
contraste é alta e vice-versa. Dependendo da estrutura do estímulo usado na medida -
qualquer forma ou tamanho diferente – a sensibilidade de contraste de uma pessoa
adquire diferentes valores. Uma mudança na sensibilidade ao contraste pode ser um
dado muito importante no diagnóstico de algumas doenças. Por causa da grande
variação nos valores normais, necessita-se de uma medida anterior para se comparar e
observar alguma mudança. Idealmente, a acuidade visual e a sensibilidade ao contraste
devem ser medidas no final da infância ou na adolescência. Estes valores devem ser
registrados e servem como parte da informação básica relacionada à saúde de cada
pessoa. Normalmente a perda de função visual é semelhante em alto e em baixo níveis
de contraste (LOBATO, 2007).
Dados empíricos para vários níveis de luminância e diferentes idades do usuário foram
submetidos em um modelo matemático a fim de visualizar os níveis de contraste, e foram
obtidos sete níveis de contraste, ou sejam, 5%, 10%, 15%, 25%, 40%, 60% e 80% para
cada usuário diferente (LIOU e BRENNAN A, 1998).
O olho humano é capaz a adaptar-se a uma diferença de 30% na iluminação sem que
fique em desconforto, para tanto existe um esforço do músculo ciliar para esta adaptação
da visão, embora o olho humano seja capaz de adaptar-se a diferentes tipos de
iluminação (LOBATO, 2007). A velocidade de adaptação é lenta comparada com outros
movimentos humanos. ”Como esta resposta é lenta são necessários alguns minutos para
a adaptação completa. Geralmente, a adaptação do claro para o escuro é mais lenta
(aproximadamente 30 minutos) que a do escuro para o claro (2 a 3 minutos)” (Pereira, F.
e Souza, M., 2000). Para possibilitar uma velocidade de adaptação da nossa visão de
modo que não haja fadiga, a metodologia proposta neste trabalho harmoniza as variáveis
e nos dá resultados satisfatórios envolvendo esta diferença de 30%. Pode-se achar em
ambientes já existentes uma menor porcentagem desta diferença de iluminância no
decorrer das horas, o que poderá estar sendo ocasionado por um mal aproveitamento da
iluminação natural ou um mal projeto de iluminação artificial, o que facilmente levaria
desconforto para o usuário, fadiga ocular, insônia e dores de cabeça (ALMEIDA, J. 2006).
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
33
É importante ressaltar que alguns fatores interferem na qualidade do conforto visual
dos ambiente: contraste, nível de iluminação e glare (ofuscamento). A luminância
interfere diretamente no contraste dos objetos. Existe uma variação da freqüência quando
muda a visão, desta forma o contraste é o fator que mais interfere na vida cotidiana da
visão. A Idade do usuário é um fator de extrema relevância, pois quanto maior a idade
maior a dificuldade de adaptação com contrastes menores. No que se refere à luz tarefa,
luz incidente sobre a tarefa, nunca deve estar na frente do usuário, sempre deve estar de
trás para frente, e, se possível o ideal é ter 10 minutos de descanso a cada hora de
exercício visual (LOBATO, 2007). Segundo estudos médicos, a luminância ideal no
ambiente para que não haja fadiga ocular é em torno de 100 a 150 cd/m² (LOBATO,
2007).
Alguns sofredores de enxaqueca, segundo pesquisas, informam que certos padrões
visuais, como: contraste alto ou alguns tipos de iluminação, podem agravá-la. Foi
verificado algumas diferenças entre pessoas com e sem enxaqueca em tarefas que
envolvem estes padrões, verificando prejuízo em várias tarefas visuais (SHEPHERD A.J.,
2000).
Pesquisas recentes sobre efeitos psicológicos no cérebro, e o aumento da demanda
por maior produtividade trouxeram a questão da iluminação e produtividade em alguns
ambientes industriais à pauta. Segundo (JUSLÉN et al, 2005) em grande parte dos
ambientes, as condições de iluminação são definidas de acordo com requisitos mínimos,
porém, as pesquisas tem negligenciado o estudo das preferências de iluminação dos
trabalhadores da indústria e em escritórios. É importante que se adquira conhecimento
relativo às preferências desses indivíduos em relação ao nível de iluminação e a cor da
luz. Essas informações podem ajudar a criar as condições de iluminação preferidas pelas
pessoas, assim aumentando o bem estar e indiretamente influenciando a produtividade.
JUSLÉN, 2005 fez estudos com nível de iluminância pré ajustada com limitações entre
os usuários no controle da luz (liga/desliga). Nesse estudo o nível de iluminação foi
duplicado na linha de montagem, levando a uma maior produtividade. Ao mesmo tempo,
foi obtida uma redução de quase 40% no consumo de energia do sistema de iluminação.
Isso foi feito por meio de redução da iluminação geral, adição de iluminação localizada e
melhoria do sistema de controle temporal da iluminação da instalação, de forma que a
iluminação artificial fosse ligada somente quando necessária. Este estudo indica que o
uso de luz natural na indústria e em escritórios pode reduzir o consumo de energia.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
34
Outras pesquisas recentes apontam estudos intensivos nos EUA sobre a influência de
iluminação artificial e natural (Lighting and Human Life, 2007). Foi constatado que
quantidade de luz e produtividade estão fortemente relacionadas. Estudou-se a influência
de luz natural em escritórios, lojas e escolas, no que se refere a ofuscamento e estado
psicológico. Lojas de vendas a varejo têm vendas mais altas, as crianças aprendem
matemática e lendo significativamente mais rápido, e os trabalhadores têm produtividade
mais alta quando exposto a luz natural.
Com relação a iluminação, a NR17 – Ergonomia, dispõe sobre a necessidade de
uniformidade, ausência de efeitos indesejáveis de ofuscamento ou contraste, e a
conformidade com os níveis mínimos de iluminância nos planos de trabalho estipulados
pela NBR 5413. Dispõe ainda sobre algumas características a serem observadas na
medição das grandezas fotométricas, que se encontram bem descritas na norma NBR
5382 para iluminação.
Tem-se que a boa iluminação apresenta vantagens a diversos níveis: vantagens
fisiológicas uma vez que facilita a visão, poupa os órgãos visuais, suaviza o trabalho e
diminui a fadiga além de tornar mais proveitosa a recreação. Vantagens técnicas por
possibilitar a execução de tarefas de precisão, melhorar a qualidade e aumentar a
quantidade da produção, diminuir riscos, e prevenir acidentes. Vantagens estéticas uma
vez que embeleza a aparência dos objetos, realça seu valor artístico e favorece o exame
das várias partes de um todo. E finalmente, fornece vantagens psicológicas por
determinar uma impressão de bem-estar e inspirar segurança (PRADO, 1961).
Segundo (LAM, 1986) pode-se dizer que a maioria dos profissionais da área de
iluminação possuem pouco entendimento sobre as relações entre quantidade de luz,
visibilidade e a percepção de brilho. Geralmente desconhecem a diferença entre
iluminância (medida em lux) e luminância (medida em candelas), as unidades básicas da
iluminação. “Uma boa iluminação resulta do acertado agenciamento da luz, feito de
maneira a proporcionar uma aparência correta do objeto exposto ao nosso olhar,
permitindo-nos reconhecê-lo ou identificá-lo” (PRADO, 1961).
A Associação Britânica para Enxaqueca divulgou neste mês um documento que
sugere uma relação entre enxaquecas e convulsões, entre outros problemas, ao uso de
lâmpadas fluorescentes compactas (também conhecidas como lâmpadas eletrônicas). O
alerta vem no momento em que o governo quer extinguir as lâmpadas comuns até o ano
de 2010 (Portal Lumiere, 2008).
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Capítulo 2 – Eficiência Energética
35
Há observações de neurologistas que relatam casos de pacientes que apresentam
fortes dores de cabeça e até de crises convulsivas causadas pela exposição à lâmpada.
Esse tipo de iluminação é um sucesso por economizar energia elétrica, sendo mais
durável e eficiente do que lâmpadas incandescentes. Segundo os especialistas, as
lâmpadas eletrônicas piscam em uma velocidade que normalmente não é percebida pelo
olho humano, mas essa freqüência pode afetar algumas pessoas mais sensíveis à luz,
causando enxaqueca (Portal Lumiere, 2008).
Lista-se na Tabela 2.2 recomendação médica para dois tipos de luzes e a média de
idade ideal para uso de cada uma (LOBATO, 2007).
Tabela 2.2 - Tipo de luz/onda eletromagnética/idade.
Tipo de Luz Onda eletromagnética idade
Luz Branca Contém todos os tipos de onda – cansa mais 20 - 40
Luz amarela Não contém todos os tipos de onda - Cansa menos 40 - 60
Pode-se observar que para usuários com mais idade é recomendada a escolha por
luzes da cor amarela.
Para concluir, um ambiente com uma boa iluminação será então aquele que atende de
forma adequada às necessidades do homem com relação a informação visual, sejam
elas relacionadas à execução de atividades ou necessidades biológicas por informação
visual, relacionadas aos conceitos de sobrevivência e segurança, que englobam as
necessidades por orientação espacial, ajuste do relógio biológico, contato com elementos
da natureza e delimitação do território pessoal (ALVARES, 1995).
Ambientes adequados do ponto de vista do conforto ambiental irão propiciar melhores
condições de trabalho ao indivíduo, favorecendo o desempenho ótimo do organismo
humano e assim predispondo o trabalhador a melhorar sua eficiência e produtividade.
Inversamente, condições pobres de iluminação podem não só prejudicar o bom
andamento do trabalho, como também gerar stress e fadiga, aumentando os riscos de
segurança, podendo mesmo chegar a impossibilitar a execução do trabalho.
Daí a importância de um sistema de gestão da iluminação integrando as variáveis
mencionadas neste capítulo com sistemas inteligentes. Deste modo será possível um
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 2 – Eficiência Energética
36
ambiente confortável, saudável e eficiente, trazendo mais conforto para o usuário além de
reduzir o consumo de energia. Pode-se aliar edificações com sistemas inteligentes
utilizados nesta metodologia à gerenciamento de níveis de iluminância, contribuindo
assim para sustentabilidade e o meio ambiente. No capítulo seguinte tem-se o conceito e
funcionalidade de edificações com sistemas inteligentes.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
37
Capítulo 3 EDIFICAÇÕES INTELIGENTES
Segundo relatório recente da ONU, o atual e futuro desafio da sustentabilidade está
nas cidades e áreas urbanas, onde se concentra 70% da população do planeta
(MAGALHÃES, 2007). Estatisticamente, a população urbana passa 90% do tempo em
áreas internas e isso demanda novas construções, gerando trabalho e riquezas, mas
também impacto negativo no meio-ambiente e na infra-estrutura municipal.
Hoje, as edificações são responsáveis por uma alta porcentagem da emissão dos
gases do efeito estufa, do consumo de energia elétrica, da geração de resíduos e do
consumo de água. Surge diante disso a necessidade de edificações inteligentes, esta é o
produto final que soluciona essa necessidade para o setor de construção. Edificações
inteligentes reduzem consideravelmente o consumo de energia, as emissões de carbono,
o uso da água e a geração de resíduos. São edificações de alto desempenho energético,
projetadas para serem sustentáveis durante todo ciclo de vida. Para atingir tal objetivo,
atendem a princípios como: eficiência no uso da água, eficiência no uso da energia,
eficiência no uso dos materiais e controle da qualidade do ambiente interno. Para tanto
surge a necessidade de integração e gerenciamento desses princípios que podem ser
implementados através de sistemas de automação, de computação e de comunicação
que possibilitem, de um modo integrado e coerente, gerir de forma eficaz os recursos
disponíveis no edifício, potencializando aumento de produtividade, permitindo poupar
energia e oferecendo elevados graus de conforto e de segurança aos indivíduos que nele
trabalham.
Neste capítulo é descrito, de forma sucinta, a evolução e a importância que os
edifícios possuem na sociedade atual. São analisados os fatores que deram origem ao
conceito de edifício inteligente e domótica.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
38
3.1 A HISTÓRIA DOS EDIFÍCIOS
Os edifícios são locais essenciais para o desenvolvimento das atividades de negócios
e moradia e constituem hoje a base da vida urbana.
Durante os últimos anos observou-se uma crescente evolução nos edifícios, nos quais
a tecnologia fica cada vez mais forte. Nessa evolução pode-se distinguir três períodos
distintos. Por volta de meados do século XX, os edifícios eram caracterizados pelo uso de
materiais como a pedra e o tijolo.
Após esta época, predominou a estrutura em cimento armado. Os equipamentos
elétricos foram aperfeiçoados. Entre o final do século XX, até os dias atuais,
aconteceram grandes mudanças nos edifícios do setor comercial. Pode-se observar o
aparecimento de estruturas como divisórias removíveis. Uma evolução significativa com
os equipamentos tecnológicos, que hoje possuem formas de controle cada vez mais
evoluídas e observou-se à implantação de sistemas de telecomunicações e de
processamento de informação cada vez mais poderosos.
No início dos anos 70, a divulgação dos microprocessadores alargou o domínio de
aplicação dos sistemas de controle, os quais passaram a permitir a automação e a
supervisão de equipamentos mais sofisticados e em maior número. A crise petrolífera do
meio da década de 70 contribuiu decisivamente para a implantação destes sistemas,
colocando em primeiro plano todos os aspectos relacionados com uma gestão energética
mais racional. Já nos anos 80, surgem novos requisitos de conforto, de segurança, de
flexibilidade dos locais de trabalho, e novas e maiores necessidades de serviços de
telecomunicações e de processamento de informação. Isso deu origem ao aparecimento,
nos edifícios, de três sistemas fundamentais (NUNES, 1995):
• o sistema de automação e gestão de edifícios, responsável pelo controle das
instalações, pela detecção de incêndios, pela gestão energética, pelo controle da
iluminação, pela climatização, etc.;
• o sistema de telecomunicações, envolvendo comunicações de voz, comunicação de
dados, comunicação com o exterior dos edifícios, etc.;
• o sistema computacional, que inclui sistemas de informação, automação de
procedimentos administrativos, etc.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
39
Neste ambiente, caracterizado por uma constante evolução, existem aspectos
econômicos de grande relevância. O custo dos edifícios é muito grande. Para comprovar,
(GEISSLER, 1990) indica que o custo das construções novas nos EUA ronda os 10 a
13% do produto nacional bruto, sendo ainda maior o custo associado à renovação de
edifícios já existentes.
Refletindo estes elevados custos, (BAKEWELL, 1993) indica que os edifícios
correspondem a cerca de 5 a 30% do patrimônio das empresas. Adicionalmente, os
custos de exploração de um edifício são, em média, a segunda maior despesa de uma
empresa, logo a seguir aos salários dos seus trabalhadores (BAKEWELL, 1993).
Em termos de gastos energéticos, (MILLER, 1992) relata que os edifícios são um setor
em elevado crescimento, sendo responsáveis por 28% do total da energia gasta. Esse
estudo, multidisciplinar, envolve diversas áreas:
• Arquitetura de exteriores e interiores;
• Engenharia civil, técnicas de construção e materiais de construção;
• Automação, controle e gestão do edifício;
• Tecnologia dos equipamentos do edifício (de que se salientam os equipamentos de
ventilação e de climatização);
• Telecomunicações e infra-estruturas;
• Informática;
• Organização e gestão de empresas;
• Sociologia e psicologia;
• Ergonomia;
• Interação homem-máquina;
• Fatores humanos;
• Ecologia.
As áreas citadas são importantes e é de suas inter-relações que surgirão locais de
trabalho mais confortáveis, economicamente viáveis, seguros, ergonômicos, flexíveis,
estimulantes, que propiciem formas de interação e de colaboração mais ricas entre as
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
40
pessoas e que ofereçam uma ampla gama de serviços de apoio às tarefas do
trabalhador, permitindo que ele se torne mais eficaz e produtivo.
3.2 DEFINIÇÃO
O termo "inteligente" originou-se também do aparecimento de associações com a área
da inteligência artificial, tendo havido quem defendesse que um edifício só poderia ter
essa designação se usasse ferramentas e técnicas originadas na referida área científica
(FREITAS, 2004).
Em 1986 foi criada nos EUA a organização Intelligent Buildings Institute (IBI), com o
objetivo de promover e apoiar todos os aspectos relacionados com os edifícios
inteligentes. Uma das suas primeiras missões foi tentar estabelecer uma definição para o
conceito. "Um edifício inteligente é aquele que oferece um ambiente produtivo e que é
economicamente racional, através da otimização dos seus quatro elementos básicos -
estrutura, sistemas, serviços e gestão - e das inter-relações entre eles. Os edifícios
inteligentes ajudam os seus proprietários, gestores e ocupantes a atingir os seus
objetivos sob as perspectivas do custo, conforto, adequação, segurança, flexibilidade no
longo prazo e valor comercial" (Intelligent Buildings Institute, 1987).
Em seguida aborda-se diversos aspectos que esclarecem e complementam a
definição apresentada.
A fase do projeto é de suma importância, pois aborda questões como: orientação, a
sua estética, os materiais usados, a organização dos espaços, a previsão de dutos
adequados para passagem de cabos, iluminação, ventilação, são requisitos fundamentais
para se poder dispor de estruturas eficazes em termos energéticos, funcionais e
agradáveis do ponto de vista do conforto e da estética.
As edificações inteligentes devem possuir todos os sistemas que proporcionem um
ambiente de trabalho confortável, porém é necessário que o usuário intervenha neste
ambiente, permitindo que ele possa adequá-lo às suas necessidades e preferências.
Pesquisas revelam que cada pessoa possui condições de conforto diferentes, sendo
comum, para duas pessoas submetidas às mesmas condições de climatização, uma
indicar sentir frio e a outra indicar sentir calor. Com uma gestão e supervisão adequadas
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
41
é possível oferecer a cada pessoa a capacidade de modificar o seu ambiente de trabalho
sem que isso se reflita em significativos gastos adicionais de energia.
Um edifício inteligente é aquele que promove a conexão dos dados de um sistema
para outro, ou ainda um edifício no qual se aplicam a tecnologia, de para satisfazer as
necessidades dos usuários. Uma edificação inteligente deve promover conforto,
segurança e economia, em custos diretos como iluminação, quanto economia em custos
indiretos tais como manutenção e operação.
Em um edifício inteligente a preocupação não se dá apenas com controles e
automação, é necessário que o edifício dê também um suporte adequado às
comunicações, aos sistemas informáticos e às aplicações de suporte de trabalho em
grupo, correio eletrônico, acesso a bases de dados, etc. O local de trabalho deve ser um
local aonde as pessoas estão motivadas e fortemente apoiadas nas suas tarefas criativas
ou administrativas.
É necessário que todos os sistemas do edifício devem estar integrados, desta forma
podem interagir entre si possibilitando novos graus de gestão e supervisão, novas
funções, uma maior coordenação e um melhor aproveitamento dos recursos disponíveis
no edifício. Para concluir, um Edifício Inteligente é aquele que foi concebido e construído
por forma a oferecer uma grande flexibilidade de utilização, dispondo da capacidade de
evoluir, de se adaptar às necessidades das organizações e de oferecer, em cada
momento, o suporte mais adequado à sua atividade. Por outro lado, deve possuir
sistemas de automação, de computação e de comunicações que possibilitem, de um
modo integrado e coerente, gerir de forma eficaz os recursos disponíveis no edifício,
potenciando aumentos de produtividade, permitindo poupanças energéticas e oferecendo
elevados graus de conforto e de segurança aos indivíduos que nele trabalham (NUNES,
1995).
3.3 A INTEGRAÇÃO
É importante obter ganhos de eficiência e redução de custos de operação pois
constituem grandes prioridades. Por essa razão, os edifícios evoluíram, e podem
desempenhar um papel vital para a saúde do ser humano.
Com o aumento da tecnologia, torna-se cada vez mais difícil gerenciar um edifício.
Neste contexto, é fundamental a noção de integração. Ela está associada à capacidade
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
42
de vários sistemas poderem comunicar entre si, trocarem informação e colaborarem para
atingir objetivos comuns. Considerando os principais domínios tecnológicos do edifício -
automação, computação e comunicações - a noção de integração necessita ser aplicada
no interior de cada domínio e entre domínios distintos. Dito de outro modo, a integração
deve ser o mais abrangente possível (NUNES, 1995). A Figura 3.1, corresponde a
solução ideal para uma integração total dos vários domínios.
DOMÓTICA
INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS
Figura 3.1 - Áreas da domótica
Fonte: www.domoticaviva.com
A integração possibilita uma importância nos edifícios inteligentes, através das
seguintes vantagens:
• relação custo/benefício - funcionalidade/custo;
• na execução de funções como detectar um incêndio permite reações mais
coordenadas e rápidas;
• Tarefas mais complexas são executadas pelo sistema e não por usuários;
• aproveitamento dos sistemas existentes e uma melhor eficácia dos mesmos;
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
43
• acessibilidade a todos os sistemas através de um único ponto;
• manutenção mais eficaz;
• capacidade de correlacionar informação.
No mundo atual em que se vive, é importante ressaltar que, as edificações são
alicerce do processamento de informação e a necessidade de integração é cada vez
maior.
3.4 A DOMÓTICA
Logo depois da década de 80 quando apareceu o conceito de edifício inteligente para
escritórios, cedo se constatou que havia lugar para a aplicação dessas mesmas idéias
para habitação. Isso ocorreu com particular relevância em países como os EUA, o Japão
e a França. Esse conceito passou a ser designado por Domótica sob influência do termo
francês Domotique. Em termos da língua inglesa, designações comuns são Smart House
e Intelligent House, sendo esta última a mais usada nos nossos dias. Como é óbvio, os
conceitos não se aplicam apenas às habitações individuais, estendendo-se naturalmente
aos condomínios residenciais e condomínios mistos (FREITAS, 2004).
O principal benefício é a economia da energia e conforto para seus usuários. Vale
ressaltar que existem grandes semelhanças entre domótica e edifícios inteligentes. Isso
ocorre principalmente nos objetivos globais e de um grande número de funções e
facilidades oferecidas. No entanto, existem também diferenças importantes (SÊRRO,
2007):
• Na habitação a ênfase está no utilizador individual e no seu conforto (entre outros
aspectos, isso introduz algumas imposições e especificidades ao nível da interação com
o(s) sistema(s) e respectivas formas de operação, sendo conveniente recordar que na
habitação o gestor do sistema é o próprio utilizador);
• Menor custo da solução domótica, de modo a minimizar o investimento inicial (se
num edifício do setor comercial pode ser aceitável um acréscimo de custo da ordem dos
10% para o tornar "inteligente", na habitação o limiar de aceitação ronda os 4%);
• Na habitação as funcionalidades são mais simples e com um âmbito mais restrito
e/ou específico (por exemplo, em termos de iluminação poderá fazer sentido prever
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
44
diversos cenários de utilização - repouso, leitura, ver televisão - a que corresponderão
determinados valores pré-fixados, enquanto questões tais como programações horárias
sofisticadas associadas a horários de trabalho, etc., em termos de gestão energética
poderão incluir-se funções de gerenciamento e programação horária simples do ato de
ligar/desligar cargas, ao invés de aspectos sofisticados de controle de ponta.);
• Na habitação existe a necessidade/conveniência de algumas funções que não fazem
grande sentido num edifício do setor comercial e vice-versa (na habitação, um aspecto
muito importante corresponde a ocupação de tempos livres e entretenimento, não
existindo essas necessidades, em geral, num edifício comercial; pelo contrário, num
edifício de escritórios deve existir um sistema que controle o acesso aos espaços
interiores, o que não tem sentido prático numa habitação).
Resumindo lista-se as principais funcionalidades de uma habitação:
• segurança;
• proteção (detecção de incêndio, vazamento de água, etc.);
• monitoria de consumos e gestão da energia;
• controle e leitura de contadores;
• distrações;
• automatização doméstica;
• organização do tempo;
• comunicações;
• acesso a bases de dados públicas;
• compras.
3.5 A GESTÃO DE EDIFÍCIOS
Tendo em vista a necessidade de um profissional capacitado para gerenciar os
edifícios inteligentes, surgiu uma nova categoria: os Gestores de Edifícios (Facility
Managers). Com o passar dos tempos o gerenciamento dos edifícios se tornou mais
complexo, aumentando significativamente o número de tarefas que necessitam ser
gerenciadas.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
45
Desta forma algumas associações foram criadas. Essas associações possuem
particular relevância nos EUA, no Japão e na Europa (de que se destacam a Inglaterra, a
Alemanha, a Holanda e a França). Nos EUA a International Facility Management
Association (IFMA) foi criada em Outubro de 1980 e congrega hoje mais de 14 000
pessoas. Convém notar que em muitos países, essa categoria profissional não está
identificada nem possui associações que a representem. Por outro lado, não existem
formas oficiais (nem outras) de adquirir conhecimentos e qualificações nesta área. Em
contraste, na Inglaterra é hoje possível obter graus de licenciado, mestrado e até
doutorado em Gestão de Edifícios, e é muito diversificada a oferta de cursos de curta
duração sobre diversos temas específicos (FREITAS, 2004).
Este profissional gerencia um conjunto de atividades que usam da melhor forma os
recursos disponíveis. Várias áreas de conhecimento estão envolvidas, podendo-se citar:
• controle de aplicações de normas legislativas do edifício;
• previsão financeira e orçamento associado as instalações;
• planejamento da manutenção de longo e curto prazo;
• gestão e distribuição de espaço;
• planejamento das instalações e locais de trabalho e visão de novas necessidades;
• planejamento e evolução do posto de trabalho;
• seleção de equipamento de escritório e mobiliário;
• planejamento e gestão de mudanças;
• gestão de contratos (aluguéis, seguros, manutenção de equipamento, contratação,
etc.);
• gestão de reclamações;
• gestão do parque imóvel da organização (incluindo os processos de venda, aquisição
ou construção de novos imóveis);
• gestão de projetos de construção;
• planejamento e gestão de operações de renovação;
• supervisão de serviços associados as instalações, a segurança, as
telecomunicações, a comunicação de dados, etc;
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
46
• supervisão de serviços administrativos gerais;
• registro de toda a informação relevante para permitir a análise da gestão dos
edifícios da organização ao longo da sua evolução;
• coordenação de aspectos de educação e formação contínuas.
3.6 SISTEMAS DE CONTROLE DOMÓTICOS
As novas e recentes condições de mercado, permitiram o aparecimento de novo
hardware eletrônico mais barato, o que levou ao desenvolvimento de redes locais de
controle distribuído.
Com uma arquitetura distribuída e apoiando-se em novas tecnologias ou standards
como o X10 e o LONWorks. Tais protocolos serão descritos no item seguinte.
3.6.1. PROTOCOLO EIB
Este protocolo, desenvolvido pela European Instalation Bus Association, é
atualmente mais utilizado na Europa. Destina-se praticamente a qualquer estrutura,
desde pequenos edifícios a projetos de grande dimensão. É um protocolo que necessita
de rede própria, podendo ser elétrica, baseando-se no protocolo de transmissão de
dados com detecção de erros CSMA/CA. Pode ser implementado em várias topologias
(estrela, árvore, anel, etc.), necessitando apenas de uma linha de comunicação para
executar diferentes funções (detecção, controle, etc.). A Figura 3.2 ilustra o esquema
deste Protocolo.
Figura 3.2 - Rede baseada no protocolo EIB
Fonte: http://domus.areadeservico.com/
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
47
3.6.2. PROTOCOLO LONWORKS
É um protocolo bastante confiável e robusto com sucesso a nível profissional, no
entanto devido ao elevado custo não tem grande aceitação.
Qualquer dispositivo LONWorks usa um microcontrolador especial Neuron Chip.
Este chip atribui um Neuron ID (48 bits) a cada dispositivo de uma forma unívoca dentro
de uma rede de controle LONWorks. A comunicação é feita independentemente do meio
físico, visto que a rede pode se implementada em diferentes meio (cabos de par
entrançado, fibra óptica, onda portadora, cabo coaxial, entre outros). O controle dos
dados é feito através do protocolo LonTalk que faz o endereçamento e o transporte da
informação ponto-a-ponto.
A Figura 3.3 representa a ligação entre uma rede LONWorks e um dispositivo através
de um gateway que converte o sinal emitido pelo dispositivo e difundi-o na rede
LONWorks ou vice versa.
Figura 3.3 - GateWay - LiteConnector LonWorks NEURON
Fonte: www.intellicom.se/gw_lonworks_lite.shtml?5
Figura 3.4 - Interface entre um dispositivo e uma rede LONWorks
Fonte: www.intellicom.se/gw_lonworks_lite.shtml?5
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
48
3.6.3. PROTOCOLO X10
Sendo o protocolo que existe há mais tempo, bastante difundido nos EUA e pelo fato
de ter o preço mais competitivo no mercado, e não necessitar de uma rede própria, torna-
o o mais utilizado em todo o mundo.
É um protocolo de comunicação que permite um controle remoto das aplicações
elétricas. Usado em pequenos edifícios (habitações), sobre a própria rede elétrica. Falha
a nível de robustez visto que pode influenciar ou ser influenciado por sistemas vizinhos.
“Os módulos ligam-se as tomadas já existentes e enviam sinais pela rede elétrica, com
um protocolo de comunicações próprio (X10), permitindo ligar ou desligar luzes,
aparelhos ou motores espalhados pela mesma rede elétrica.
A transmissão dos dados através da rede elétrica é feita a cada passagem por zero de
uma fase da mesma.
Pode-se verificar na Figura 3.5 que o X10 permite simular a existência de pessoas que
estão ausentes, através de ações rotineiras dentro de uma casa, como por exemplo
acender e apagar luzes, descer e subir persiana.
Figura 3.5 – Funcionamento do sistema X10
Fonte: http://domus.areadeservico.com/
Para concluir, a tabela 3.1 compara o standard europeu (EIB), o standard Norte-
Americano (LONWorks) e o protocolo mais utilizado (X10):
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
49
Tabela 3.1 – Comparação entre os protocolos: standard europeu (EIB), o standard Norte-Americano
(LONWorks) e o protocolo mais utilizado (X10).
Protocolo Tipo de Rede
Aplicação Entidade que desenvolveu
Ano de desenvolvimento
EIB Própria
Edifícios de
grandes/
pequenas
dimensões
EIBA 1990
LONWorks Própria
Edifícios de
grandes
dimensões
Echelon 1990
X10 Elétrica
convencional
Pequenas
habitações
Pico
Electronics Ltd 1976
3.7 DOMÓTICA – EXEMPLOS DE APLICAÇÕES PRÁTICAS
3.7.1. SISTEMA DOMÓTICO - PHILIPS
A revista Connect publicou o artigo “O Futuro começa Hoje”, artigo este que fala do
projeto “Living Tomorrow”. Este projeto localizado em Amsterdã (desde 20 de Junho de
2003) é um projeto idealizado por diversas empresas, cerca de 30, das mais diferentes
áreas, entre elas a Philips.
Neste espaço, os visitantes poderão ter contato com as soluções e equipamentos que
farão parte da casa do futuro. Vale salientar que 80% dos equipamentos em exposição já
se encontram disponíveis para entrar no mercado e apenas 20% são propostas futuras.
Nesta verdadeira casa do futuro podemos visitar todo o tipo de divisão que uma
habitação atual possui mas com as respectivas melhorias. Não interessa expor aqui o
artigo na totalidade, por isso apenas alguns exemplos serão abordados (SARA, 2004):
Cozinha – um moderno frigorífico à disposição, monitor com acesso à Internet onde se
podem consultar noticias, o e-mail, saber como esta o trânsito, antes de sair de casa para
ir trabalhar. Dispõe-se ainda de um moderno sistema de identificação – RFID que
funciona através de ondas de rádio instalado na máquina de lavar roupa que ajudará
naquelas alturas em que não se sabe a que temperatura deve-se lavar uma determinada
peça de roupa, já que este dispositivo tem a capacidade de nos informar
automaticamente qual o melhor programa de lavagem no momento.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
50
Sala de Estar – Ativar o sistema de luzes em Surround. Ou seja, o sistema de som
surround atual conjuga-se com o novo sistema de luzes simulando o ambiente
transmitido pela música. Para completar o ambiente, caso esteja-se vendo um filme, a
tecnologia Ambilight da Philips emite um certo tipo de luz por detrás do monitor de
plasma, consoante a tonalidade predominante no filme. Será possível também a pesquisa
de informação na Internet sobre o tema que esta passando na televisão.
Banho – Neste espaço destaca-se a solução da Philips, “Mirror Tv”, que com a
passagem dos dedos pelo espelho, é ativado um monitor onde se pode selecionar um
canal de televisão, como por exemplo, ver meteorologia, noticias, trânsito, etc. Esta
tecnologia combinada com uma escova de dentes elétrica (Philips) permitirá enquanto
uma criança lava os dentes ver de um pequeno filme animado que interage com a
criança, tornando esta tarefa muito mais divertida. As animações serão descarregadas
através da Internet.
3.7.2. SISTEMA DOMÓTICO - SIEMENS
A Siemens combina no seu sistema domótico o protocolo EIB com as linhas ADSL,
que se consegue controlar através de uma ligação pela Internet ou por telefone.
Possibilita um elevado número de controles que vão desde ao controle de luzes,
sensores, persianas automatizadas, alarmes, entre outros. Este sistema possui um preço
que varia segundo a superfície a cobrir e do que se queira instalar. O preço base para
cada 100 m2 é de 3000€.
Dentre as múltiplas opções que este sistema dispõe a nível de segurança pode-se
destacar a existência de sensores de movimento para detectar a presença de estranhos
dentro da habitação ou detectores de fumaça que avisam os bombeiros em caso de
incêndio. A Figura 3.6 mostra outros mecanismos que este sistema nos oferece.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
51
Figura 3.6 – Casa Domótica Siemens com sistema EIB
Fonte: www.domoticaviva.com/noticias/053-070604/news08.htm
3.7.3. SISTEMA DOMÓTICO – DOMÍNIO VIRTUAL
Imagine morar em um edifício onde as fechaduras são abertas através da leitura da
íris do dono, os equipamentos eletrônicos são acionados pela voz e os ambientes são
preparados para monitorar pessoas de terceira idade. Lâmpada de cabeceira acende-se
ao mesmo tempo que o despertador dispara o alarme, temperatura ideal em todas as
partes da casa, toalhas do quarto de banho quentes! A máquina do café na cozinha liga-
se sempre bem quente. A Figura 3.7 mostra o sistema domótico da empresa Domínio
Virtual.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
52
Conforto
Segurança
Meio
Figura 3.7 – Casa Domótica Domínio Virtual sistemas DMK e DMI
Fonte: www.dominiovirtual.pt
Quando alguém sair de casa, começam os alarmes, ou melhor, inicia-se a
programação que foi escolhida pelo dono, o aquecimento passa para uma modalidade
econômica, são ativados as medidas de segurança tais como detectores de gás, de
fumaça, de água ou até mesmo detectores que avisam da existência de um
eletrodoméstico por desligar. Alerta no celular caso aconteça algum descuido da parte de
alguém.
Por meio da Internet ou por celular, conecta-se em um sistema para pesquisar por
exemplo uma receita através do seu refrigerador. Do controle remoto da televisão pode-
se baixar as persianas, ligar o condicionador de ar, vigiar o exterior da casa. Quando
houver necessidade, todos os dispositivos elétricos (máquina de lavar roupa, máquina de
secar roupa, máquina de lavar louça, etc.) vão dar inicio as suas tarefas. Minimização da
iluminação artificial quando a iluminação natural toma conta do ambiente. Quando caí a
noite, as lâmpadas apagar-se-ão gradualmente, pode-se decidir os "cenários" para cada
noite, para que assim seja possível desfrutar a plenitude do conforto de um sistema
domótico.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
53
Num futuro próximo, onde o conceito de casa inteligente começa a tornar-se cada vez
uma realidade, a gestão/controle dos serviços do edifício será mais facilitado, devido a
uma utilização crescente de sistemas domóticos cada vez mais eficientes. O resultado
desta evolução trará uma maior segurança, um maior conforto, melhores condições de
gestão energética e melhores comunicações.
A sociedade atual vive em constante correria, não sobrando tempo para as atividades
domésticas. O aparecimento de sistemas que “tomem conta” da nossa casa revelar-se-á
de um enorme beneficio para as famílias. Hoje em dia a compra de equipamentos
domóticos ainda pesa bastante nos orçamentos das famílias, mas futuramente com a
estabilização do mercado os preços acabarão se ajustando as possibilidades das
famílias. Numa visão empresarial/institucional, os ganhos de produtividade com
implementações de sistemas inteligentes, compensam em alguns casos o investimento
realizado.
Pretende-se neste trabalho desenvolver um módulo de gestão de iluminação baseado
em redes neurais artificiais (RNA), relacionando as múltiplas variáveis estudas,
desenvolvendo uma metodologia para o melhor grau de iluminância dentro de um
ambiente levando em conta a contribuição da iluminação natural, variáveis ergonômicas e
construtivas. O próximo item descreve conceitos básicos de RNA.
3.8 SOBRE REDES NEURAIS ARTIFICIAIS (RNA)
Redes Neurais Artificiais (RNA) são conceitos da computação que visam trabalhar no
processamento de dados de maneira semelhante ao cérebro humano. O cérebro é tido
como um processador altamente complexo e que realiza processamentos de maneira
paralela (HAYKIN et ali, 2001). Para isso, ele organiza sua estrutura, ou seja, os
neurônios, de forma que eles realizem o processamento necessário. Isso é feito numa
velocidade extremamente alta e não existe qualquer computador no mundo capaz de
realizar o que o cérebro humano faz. Assim, uma rede neural pode ser interpretada como
um esquema de processamento capaz de armazenar conhecimento baseado em
aprendizagem (experiência) e disponibilizar este conhecimento para a aplicação em
questão.
Basicamente, uma rede neural se assemelha ao cérebro em dois pontos: o
conhecimento é obtido através de etapas de aprendizagem e pesos sinápticos são
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
54
usados para armazenar o conhecimento. Uma sinapse é o nome dado à conexão
existente entre neurônios. Nas conexões são atribuídos valores, que são chamados de
pesos sinápticos. Isso deixa claro que as redes neurais artificiais têm em sua constituição
uma série de neurônios artificiais (ou virtuais) que serão conectados entre si, formando
uma rede de elementos de processamento (HAYKIN et ali, 2001).
Tendo uma rede neural montada, uma série de valores podem ser aplicados sobre um
neurônio, sendo que este está conectado a outros pela rede. Estes valores (ou entradas)
são multiplicados no neurônio pelo valor do peso de sua sinapse. Então, esses valores
são somados. Se esta soma ultrapassar um valor limite estabelecido, um sinal é
propagado pela saída (axônio) deste neurônio. Em seguida, essa mesma etapa se realiza
com os demais neurônios da rede. Isso quer dizer que os neurônios vão enfrentar algum
tipo de ativação, dependendo das entradas e dos pesos sinápticos.
Existem várias formas de se desenvolver uma rede neural. Ela deve ser montada de
acordo com o(s) problema(s) a ser(em) resolvido(s). Em sua arquitetura são
determinados o número de camadas usadas (as camadas são formadas por neurônios),
a quantidade de neurônios em cada camada, o tipo de sinapse utilizado, etc.
Redes Neurais é a ferramenta primordial desta pesquisa pois foi utilizada para
estabelecer relações entre as múltiplas variáveis estudas neste trabalho, desenvolvendo
uma metodologia para o melhor grau de iluminância dentro de um ambiente levando em
conta a contribuição da iluminação natural, variáveis ergonômicas e construtivas. Com
relação à modelagem através de Redes Neurais Artificiais, esta aparece como um
substituto potencial aos modelos estatísticos convencionais, devido à fácil interface do
modelo proposto com o usuário e a não necessidade de conhecimento prévio da relação
entre as variáveis envolvidas (BRONDINO, 1999 apud COSTA, 2003), além de
possibilitar a precisão com dados experimentais e de administrar sistemas de
gerenciamento de iluminância de forma rápida em edificações inteligentes. Redes
Neurais Artificiais vem sendo usada para uma gama de aplicações na área de energia. A
literatura tem mostrado sua capacidade superior sobre métodos convencionais, a
vantagem principal é o alto potencial para modelar processos não lineares, como
consumo de energia em edifícios (YEZIORO, A. et alli, 2007).
Em pesquisas relacionadas à ergonomia e conforto ambiental não é comum o uso de
simulações através das Redes Neurais. Isso acontece por conta da desinformação em
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 3 – Edificações Inteligentes
55
relação às potencialidades dessa ferramenta, visto que é um ótimo recurso para
pesquisas com um número grande de variáves interdependentes.
Seus atributos, tais como aprender através de exemplos, generalizações redundantes
e tolerância a falhas, proporcionam fortes incentivos para uma melhor aproximação da
modelagem de sistemas da variação da contribuição da iluminação natural ao longo de
um dia de acordo com o tipo de céu (ensolarado, nublado e chuvoso). Com sua
habilidade de aproximar qualquer função continua não linear em um grau de correção
desejado pode-se chegar em um resultado satisfatório no que diz respeito a eficiência
energética.
Em contribuição ao desenvolvimento da domótica, pretende-se neste trabalho
desenvolver um módulo de gestão de iluminação baseado em redes neurais artificiais
(RNA), harmonizando variáveis de conforto visual para o usuário e objetivando um
ambiente energeticamente eficiente. O próximo capítulo descreve a metodologia utilizada.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
56
Capítulo 4 METODOLOGIA PARA ANÁLISE
DE SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO
Modelos construtivos com sistemas de inteligência para gerenciar consumo de energia
vem crescendo junto com a necessidade de otimizar o uso e reduzir o custo da mesma.
Tendo este objetivo como meta, apresenta-se neste trabalho um sistema de
gerenciamento da iluminação com uma tecnologia voltada a gestão energética utilizando
técnicas de inteligência computacional, mais precisamente, redes neurais artificiais
(RNA), com propósito de proporcionar um ambiente energeticamente eficiente,
confortável e saudável. Inúmeras pesquisas apontam a ferramenta de RNA como válida e
segura no campo de gastos de energia (SILVA, I et alli, 2007) conforme referenciado no
capítulo 3.
Tendo em vista o Brasil, país com enorme disponibilidade de luz natural que é
fornecida pelo sol, podendo oferecer a iluminação necessária durante uma boa parte do
dia, buscou-se neste trabalho o aproveitamento da mesma, uma vez que é um recurso
muitas vezes não utilizado, pouco utilizado ou utilizado de maneira equivocada, gerando
problemas para as edificações e seus usuários. Pode-se obter maior eficiência através do
uso da iluminação natural. É necessário que haja um sistema de gestão da luz artificial
incorporado, de forma que quando haja iluminação natural suficiente, a intensidade de
iluminação artificial seja reduzida, enfatizando um ambiente que proporcione uma boa
ergonomia, com redução do consumo de energia elétrica.
Neste capítulo apresenta-se a metodologia proposta enfatizando as variáveis
construtivas do ambiente, variáveis humanas, o método, os materiais que poderão ser
adotados, o funcionamento do processo e é apresentado o resultado alcançado durante a
elaboração da rede neural.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
57
4.1 METODOLOGIA
O objetivo deste sistema de gerenciamento de luz é fornecer a quantidade adequada
de luz para os ambientes, utilizando a iluminação natural de forma que possibilite redução
no custo da energia e um espaço confortável visualmente. Este sistema oferece uma
simplicidade e capacidade para expansão em sua arquitetura. O diagrama da Figura 4.1
apresenta a arquitetura do processo que será apresentado a seguir.
Figura 4.1 – Esquema do Processo de gerenciamento da iluminação.
O método para gerenciamento da Iluminação proposto neste trabalho consiste em um
sistema que é composto de quatro etapas: Sensor, módulo neural, sistema da iluminação
e atualização de dados dos níveis de iluminância externa. Estas etapas serão detalhadas
a seguir.
4.1.1. SENSOR: CAPTAÇÃO DA ILUMINÂNCIA;
Os sensores são dispositivos que funcionam através de fotocélulas que identificam a
presença da luz natural no interior do ambiente de acordo com os níveis de iluminância o
qual foi programado. A Tabela 4.1 apresenta sugestões de marca e modelo de sensores
de iluminância disponíveis no mercado.
Placa de aquisição de dados
Dimmer + reator
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
58
Tabela 4.1 – Marca e modelo para sensor de iluminância.
Marca Modelo
Osram Dali
Exatron Fotolux RFE0LX
Philips IRC8134
Spherical Lux Designer
4.1.2. MÓDULO NEURAL;
Este módulo foi projetado para proporcionar um ambiente energeticamente eficiente e
confortável, utilizando variáveis ergonômicas, variáveis construtivas do ambiente, coleta
de dados de iluminância e redes neurais artificiais. Tem-se a seguir o detalhamento deste
processo.
Determinação das variáveis: construtivas, ergonômicas e humanas.
A forma arquitetônica interfere diretamente na quantidade de luz recebida pela
edificação. As variáveis construtivas adotadas para esta metodologia são as dimensões
do ambiente escolhido para análise e aplicação desta metodologia: largura, comprimento
e pé direito.
A ergonomia é uma variável relevante para obtenção do conforto. A ergonomia é uma
área que utiliza conhecimentos que constrói uma sistemática de análise e intervenção de
forma a propiciar uma melhor adaptação do trabalho ao homem. Pensando que o homem
exerce suas atividades no ambiente construído, daí a necessidade de um ambiente
saudável e adequado para suas atividades. Em ergonomia, os propósitos requerem o
balanceamento de objetivos múltiplos e inter-relacionados para a resolução de conflitos.
Estes propósitos podem ser traduzidos no fornecimento de conforto e prazer ao usuário
no ambiente interior; satisfação das necessidades dos usuários, minimização do gasto de
energia na edificação e dos custos de construção. Sob este ponto de vista, pode-se
considerar que um espaço de trabalho bem elaborado irá propiciar uma melhor relação
do ser humano com seu trabalho.
As variáveis humanas são a idade do usuário e a reflectância da tarefa de fundo
segundo a NBR 5413 – Iluminância de Interiores.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
59
4.1.3. BANCO DE DADOS COLETADOS DOS NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA;
É necessário realizar medições dos níveis de iluminância; para tanto foi estipulado que
o ambiente estaria sem intervenção do pesquisador. As medições precisam ser
realizadas ao longo do dia e em diferentes dias e padrões de céu variados (nublado,
ensolarado e chuvoso), com a utilização de um luxímetro, posicionado no plano horizontal
a uma distância de 80 cm do piso e obedecendo os pontos de medida de iluminância de
interiores fixados pela NBR 5382 – Verificação de Iluminância de interiores, conforme
ilustrado na figura 4.2.
Figura 4.2 – Disposição dos pontos de medição – NBR 5382.
A iluminância média é obtida pela seguinte equação:
( 1)( 1) ( 1) ( 1)min _ R N M Q N T M Pilu ância médiaNM
− − + − + − +=
Onde:
R, T, P e Q são médias aritméticas dos pontos: r; t; p e q, respectivamente;
N = número de luminárias por fila;
M = número de filas.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
60
4.1.4. ELABORAÇÃO DA REDE NEURAL;
RNA foi escolhida por sua capacidade de trabalhar precisamente com dados
experimentais e pela facilidade de relacionar variáveis continuas, no caso desta
metodologia, iluminância. Administra e monitora sistemas de gerenciamento de
iluminância de forma rápida em edificações inteligentes, podendo ser transformado em
um problema de controle mais complexo. Seus atributos, tais como aprender através de
exemplos, generalizações redundantes e tolerância a falhas, proporcionam fortes
incentivos para uma melhor aproximação da modelagem de sistemas da variação da
contribuição da iluminação natural ao longo de um dia de acordo com o tipo de céu
(ensolarado, nublado e chuvoso). Com estas habilidades pode-se chegar em um
resultado satisfatório no que diz respeito a conforto visual e eficiência energética.
O primeiro passo é treinar uma rede neural a qual possibilita a tomada de decisão
para obtenção de um ambiente ergonomicamente adequado e com redução do consumo
de energia elétrica, tendo em conta a contribuição da iluminação natural, variáveis
humanas e variáveis construtivas. O objetivo desta descrição pode ser verificado na
Figura 4.3.
Figura 4.3 – Esquema do problema / Elaboração da RNA.
Feita a identificação de todas as variáveis que equacionam o problema, mediante uso
da metodologia adotada, o passo seguinte será utilizá-las no processo de treinamento da
RNA. Define-se as grandezas de entrada e a saída desejada para o treino da rede neural
artificial.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
61
Grandezas de Entrada:
• medE - iluminância média medida no ambiente levando em conta o padrão de
céu existente em diversos horários ao longo do dia;
• Variáveis arquitetônicas: Dimensões do ambiente: largura, comprimento e pé
direito;
• Variáveis Humanas: Idade do usuário e Reflectância da tarefa de fundo
(contraste) para respectiva idade;
• Data e hora nos quais os dados foram coletados no objeto de estudo.
Saída desejada:
• Conforto visual.
Determina-se o tipo de tarefa utilizada no ambiente de estudo segundo a NBR 5413 –
Iluminância de Interiores. Para cada tipo de tarefa apresenta-se três valores de
iluminância: mínimo, média e máxima. Outras variáveis a serem consideradas são a
idade do usuário, reflectância do fundo da tarefa (contraste) e velocidade e precisão.
A Figura 4.4 apresenta os fatores determinantes do conforto visual para escolha da
iluminância ideal para o ambiente.
Figura 4.4 - Fatores determinantes da Iluminância adequada (NBR 5413 – Iluminância de Interiores)
Segundo a NBR 5413 – Iluminância de Interiores, a escolha da iluminância ideal deve
seguir a definição:
• Soma-se os valores de peso encontrados, algebricamente considerando o
sinal, quando o valor final for -2 ou -3, usa-se a iluminância mais baixa do
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
62
grupo; a iluminância superior é usada quando a soma for +2 ou +3; nos outros
casos, usa-se o valor médio .
A escolha da iluminância ideal é definida pelo tipo de tarefa, idade do usuário,
reflectância do fundo da tarefa e velocidade e precisão.
De acordo com o que foi visto no capítulo 2, o olho humano consegue adaptar-se a
uma diferença de iluminância de 30% durante o período de 08:00h às 12:00h e 14:00h às
18:00h. Desta forma, os valores estipulados para a saída da rede neural foram inseridos
com esta variação de 30%, para tanto, verifica-se de hora em hora, a porcentagem de
iluminância proveniente da iluminação natural (padrão do céu: claro) dentro do ambiente.
A mesma é diretamente proporcional à diferença de iluminância utilizada nesta etapa do
processo.
Após a escolha dos valores de iluminância, realiza-se várias simulações com
diferentes arquiteturas para a Rede Neural, variando a quantidade de camadas
escondidas e número de neurônios, com o objetivo de definir qual apresenta melhor
desempenho. A rede a ser usada é a rede direta, treinada com algoritmo do tipo
backpropagation Levenberg-Marquardt. A seguir demonstra-se na Tabela 4.2 a
arquitetura de RNA usada, a qual obteve um bom desempenho gerando uma saída bem
próxima a saída desejada.
Tabela 4.2 – Arquitetura usada na simulação.
Camadas Função de transferência
Algoritmo de treinamento
1º camada escondida Logsig Trainlm
2º camada escondida Logsig Trainlm
3º camada escondida Logsig Trainlm
4º camada escondida Purelin Trainlm
5º camada escondida Purelin Trainlm
Saída Purelin Trainlm
A arquitetura que mostrou melhor desempenho para a modelagem em questão foi: 5
camadas escondidas, sendo 20, 15, 17, 15, e 5 a quantidade de neurônios por camada
respectivamente, e a camada de saída com apenas 1 neurônio.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
63
4.1.5. PROGRAMA COMPUTACIONAL;
Para utilização do método proposto elaborou-se um software utilizando a ferramenta
Matlab 6.5, com o objetivo de melhorar o ensaio do sistema, através de uma interface
amigável. A janela principal e as opções de simulação que o software oferece são
apresentadas na Figura 4.4 e na Figura 4.5, respectivamente.
Figura 4.5 – Interface principal do programa.
Onde:
• Em Treinar Rede Neural, pode-se informar os parâmetros de uma arquitetura. Tal
caixa de diálogo pode ser verificada na Figura 4.6;
• Em verificar validade da RNA, tem-se a visualização do gráfico de validação.
• Em sair, pode-se sair do programa.
Figura 4.6 – Menu dos parâmetros da rede neural do programa de simulação
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
64
Os parâmetros da arquitetura da rede neural apresentados na Figura 4.6 podem ser
alterados de acordo com a necessidade de uma nova arquitetura para treinamento, como
número de camadas, quantidade de neurônios por camada, função de transferência das
camadas neurais, funções de treinamento, número e amostragem de épocas e erro
admissível. Na seqüência é executado o treinamento e a visualização do gráfico.
4.1.6. RESULTADOS DA SIMULAÇÃO COM REDE NEURAL;
Neste item é apresentado o resultado do módulo neural. Com base desta informação,
tem-se os dados dos níveis de iluminância necessários para o ambiente considerando o
conforto visual e iluminação natural. Serão apresentados com gráficos e tabelas os
resultados alcançados durante as simulações.
4.1.7. SISTEMA DE ILUMINAÇÃO;
Este sistema tem como objetivo monitorar a luz no interior do ambiente, e pode ser
composto de um sensor de iluminância, um computador com uma placa de aquisição de
dados, reatores, dimmers, lâmpadas, etc. Após captadas pelo sensor de iluminância, as
informações são transmitidas através de uma placa de aquisição de dados para o
computador, o módulo neural processa essa informação, de acordo com a necessidade
da iluminância do ambiente previamente armazenada, e a transmite através da mesma
placa de aquisição de dados para os reatores, dimmers, persianas, etc., de forma que
estes executem funções para a iluminação necessária e confortável ser atingida. A
Tabela 4.3 apresenta sugestões de reatores e dimmers disponíveis no mercado.
Tabela 4.3 – Marca e modelo para sensor de iluminância.
Marca
Modelo Reator
Modelo Dimmer
Osram Reator eletrônico Dali
Dali Dimmer
Exatron BRF0ST RFR1FS DMR0CZ
Philips
Eletrônico HF (TDL/PL-L)
Eletrônico HF (TLS)
Eletrônico HF (PL-T/PL – C)
Spherical Lux Designer Lux Designer
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
65
4.1.8. ATUALIZAÇÃO DE DADOS DOS NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA EXTERNA;
O processo é atualizado constantemente de acordo com a necessidade da iluminação
e novamente o sensor capta a iluminância existente para um novo ciclo.
4.2 ESTUDO DE CASO
Para uma melhor apresentação da metodologia e programa desenvolvido, utilizou-se
como ambiente para estudo, uma sala do Laboratório de Qualidade e Eficiência
Energética, LABQUALI, localizado no Laboratório de Engenharia Elétrica da
Universidade Federal do Pará. A planta baixa da área e a planta de orientação são
apresentadas nas Figura 4.7 e Figura 4.8, respectivamente. O valor de iluminância para
este ambiente de trabalho é de 500 lux, definido de acordo com a norma NBR 5413 –
Iluminância de Interiores.
Figura 4.7 – LayOut LABQUALI.
De acordo com a planta baixa do ambiente de estudo, pode-se verificar as dimensões
de 3.80m de largura, 4.85m de comprimento e 3.00m de pé-direito. A janela está
localizada no meio da parede e possui 1.70m de largura, 1.30m de altura e 1.00m de
peitoril.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
66
Figura 4.8 – Planta de Orientação - LABQUALI.
A Figura 4.8 mostra que o LABQUALI, espaço hachurado, está localizado na fachada
norte do prédio do laboratório de engenharia elétrica, sob a latitude da cidade de Belém: -
1º.40’ e longitude: -48º.40’.
4.2.1. DETERMINAÇÃO DAS VARIÁVEIS CONSTRUTIVAS E VARIÁVEIS HUMANAS;
Variáveis humanas: idade do usuário e reflectância da tarefa de fundo. Foram
utilizados valores da metodologia proposta como no subitem 4.1.4.
Variáveis construtivas: as dimensão do ambiente neste caso do objeto de estudo em
questão são: 3.80m de largura, 4.85m de comprimento e 3.00m de pé direito. De acordo
com a Figura 4.7.
4.2.2. BANCO DE DADOS COLETADOS DOS NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA;
Foram realizadas medições seguindo a metodologia aplicada no subitem 4.1.3. As
Figuras 4.9, 4.10, 4.11, 4.12, 4.13 e 4.14 apresentam amostras de medições obtidos no
período de 22 de abril de 2007 à 9 de janeiro de 2008, nos horários de 09:00h, 10:00h,
12:00h, 14:00h, 16:00h e 18:00h, respectivamente. Pode-se observar em todas as figuras
os valores de iluminância obtidos.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
67
Níveis de IluminânciaCéu Claro - 9:00H
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
ab
r
ma
io jun
julh
ago se
t
out
nov jan
Ilum
inân
cia
(lux)
Figura 4.9 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 09:00h.
Para as medições realizadas às 09:00h, os valores dos Níveis de iluminância média
passam de 800 lux em maio de 2007, se aproximam de 800 lux em de junho de 2007,
após o mês de junho os valores para níveis de iluminância ficam abaixo dos 500 lux
(Fig.4.9). Esses valores de iluminância são provenientes da localização do local de
estudo (Fachada Norte) e o fato de que na cidade de Belém o céu apresenta-se quase
sempre encoberto ou semi-encoberto. Isso significa que a luminosidade é alta mesmo nas regiões
de céu próximas ao horizonte e que, portanto, pode-se obter iluminação natural mesmo que as
aberturas estejam protegidas da insolação proveniente das partes altas do céu, sendo que a partir
de setembro a março os níveis de iluminância são reduzidos devido as chuvas intensas da região.
Figura 4.10 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 10:00h.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
68
A Figura 4.10 apresenta as medições realizadas às 10:00h, os valores dos Níveis de
iluminância média passam de 2500 lux, em alguns meses como maio, junho e julho. No
mês de abril e agosto a média fica pouco acima de 1500 lux. Para os demais meses esta
iluminância média fica em torno de 500 lux.
Níveis de IluminânciaCéu Claro - 12:00H
0
500
1000
1500
2000
2500
3000a
br
ma
io jun
julh
ago se
t
out
nov jan
Ilum
inâ
ncia
(lux
)
Figura 4.11 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 12:00.
Para as medições realizadas às 12:00h, os valores dos Níveis de iluminância média
passam de 2500 lux de abril a julho de 2007, passa de 2000 lux em agosto de 2007 e não
chega a 1000 lux nos demais meses com exceção do dia 9 de janeiro de 2008, como
pode-se ver na Figura 4.11.
Níveis de IluminânciaCéu Claro e Céu Encoberto - 14:00H
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
abr
mai
o
jun
julh
ago
set
out
nov jan
Ilum
inân
cia
(lux)
Figura 4.12 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 14:00h.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
69
Para as medições realizadas às 14:00h, os valores dos Níveis de iluminância média se
aproximam de 3000 lux de abril a julho de 2007, fica por volta de 2500 lux no dia em
agosto de 2007 e não chega a 1000 lux nos demais meses (Fig. 4.12).
Níveis de IluminânciaCéu Claro e Céu Encoberto - 16:00H
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
ab
r
ma
io C
éu E
nc.
jun
julh
ago se
t
out
nov
Céu
Enc
.
jan
Ilum
inân
cia
(lux)
Figura 4.13 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 16:00h.
Pode-se observar na Fig. 4.13 as medições realizadas às 16:00h. Os valores dos
Níveis de iluminância média se aproximam de 3000 lux nos meses de junho e julho de
2007, fica em torno de 1500 em abril, aproxima-se de 2000 lux em agosto de 2007, fica
em torno de 500 lux nos demais meses, com exceção do dia 9 de janeiro de 2008.
Níveis de IluminânciaCéu Claro e Céu Encoberto - 18:00H
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
ab
r
ma
io C
éu E
nc.
jun
julh
ago se
t
out C
éu E
nc.
nov jan
Ilum
inân
cia
(lux)
Figura 4.14 – Níveis de Iluminância medido, para o horário de 18:00h
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
70
Para as medições realizadas às 18:00h, os valores dos Níveis de iluminância média
passam de 1600 lux como mostram os meses de junho e julho de 2007, se aproxima de
1200 lux nos meses de maio e agosto de 2007, passa de 800 lux em abril de 2007 e não
chega a 200 lux em novembro de 2007 e janeiro de 2008, como pode-se observar na Fig.
4.14.
4.2.3. RESULTADOS DA SIMULAÇÃO COM A REDE NEURAL ARTIFICIAL;
A escolha da iluminância ideal é definida pelo tipo de tarefa, idade do usuário,
reflectância do fundo da tarefa e velocidade e precisão. Os dados os quais foram tratados
na entrada estão apresentados no subitem 4.1.4. A Figura 4.4 apresenta valores de
iluminância para o tipo de tarefa realizada no ambiente de estudo.
Figura 4.15 - Iluminância em Lux por tipo de Atividade (NBR 5413 – Iluminância de Interiores)
Os valores estipulados para a saída da rede neural foram inseridos de acordo com o
valor de iluminância fixado pela NBR – 5413 – Iluminância de Interiores e com a variação
de iluminação de 30% que o olho humano consegue adaptar-se, para tanto, verificou-se
de hora em hora, a porcentagem da diferença de iluminância proveniente da iluminação
natural (padrão do céu: claro) dentro do ambiente de estudo, de acordo com as Figuras
4.9 a 4.14, a mesma é diretamente proporcional à diferença de iluminância entre os
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
71
horários medidos na fase experimental. As simulações foram desenvolvidas com a
ferramenta Matlab 6.5. A Figura 4.16 ilustra o procedimento utilizado durante as
simulações.
Figura 4.16 – Procedimento utilizado para as simulações, incluindo as fases de treinamento e utilização de RNA.
A rede foi treinada inicialmente com 75% dos dados provenientes das medições de
iluminância no ambiente de estudo, das variáveis arquitetônicas e das variáveis
humanas, já descritas no subitem 4.1.4, os dados referente a reflectância podem ser
retirados ou modificados de acordo com o ambiente estudado, o restante foi reservado
para validação. A rede é apresentada na Tabela 4.3 com os dados de entrada, a saída
desejada e os resultados obtidos com a rede.
Tabela 4.4 – Entrada, saída desejada e saída da rede para a arquitetura de melhor desempenho.
DADOS DE ENTRADA SAÍDA Aspectos Construtivos: Aspectos Humanos:
Comp. = 4,85 m
Larg. = 3,8 m
Pé-direito =
3 m
Idade do
usuário
Reflectância do fundo da
tarefa Iluminância (lux)
Dia do ano Hora (h) E (lux) (%) SAÍDA
DESEJADA SAÍDA RNA
9 / janeiro (9) 10 381 55 50 234.28 234.34 9 / janeiro (9) 12 270 55 50 200.00 200.02 9 / janeiro (9) 14 615 55 50 200.00 200.03
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
72
9 / janeiro (9) 18 88 55 50 208.04 208.04 22 / abril
(112) 9 543 55 50 217.14 217.11 22 / abril
(112) 12 2780 55 50 200.00 199.90 22 / abril
(112) 16 1680 55 50 234.28 234.30 22 / abril
(112) 18 844 55 50 208.04 208.00 10 / maio
(130) 9 772 55 50 217.14 217.10 10 / maio
(130) 10 1880 55 50 234.28 234.32 10 / maio
(130) 14 2660 55 50 200.00 200.02 10 / maio
(130) 16 2000 55 50 234.28 234.29 18 / maio
(138) 10 2570 55 50 234.28 234.31 18 / maio
(138) 12 2670 55 50 200.00 199.90 18 / maio
(138) 14 2720 55 50 200.00 200.01 18 / maio
(138) 16 534 55 50 234.28 234.25 18 / maio
(138) 18 220 55 50 208.04 208.01 15 / jun (166) 9 807 55 50 217.14 217.11 15 / jun (166) 10 2650 55 50 234.28 234.31 15 / jun (166) 12 2790 55 50 200.00 199.90 15 / jun (166) 14 2860 55 50 200.00 200.01 15 / jun (166) 16 2920 55 50 234.28 234.27 22 / jun (173) 9 749 55 50 217.14 217.10 22 / jun (173) 12 2780 55 50 200.00 199.90 22 / jun (173) 14 2850 55 50 200.00 200.01 22 / jun (173) 16 2940 55 50 234.28 234.27 22 / jun (173) 18 1720 55 50 208.04 208.08 28 / jun (179) 9 701 55 50 217.14 217.10 28 / jun (179) 10 2630 55 50 234.28 234.31 28 / jun (179) 12 2800 55 50 200.00 199.90 28 / jun (179) 14 691 55 50 200.00 200.02 28 / jun (179) 16 532 55 50 234.28 234.24 5 / julh (186) 9 639 55 50 217.14 217.10 5 / julh (186) 10 2590 55 50 234.28 234.31 5 / julh (186) 16 2960 55 50 234.28 234.27 5 / julh (186) 18 1740 55 50 208.04 208.09 19 / julho
(200) 9 593 55 50 217.14 217.10 19 / julho
(200) 12 2690 55 50 200.00 199.90 19 / julho
(200) 14 2800 55 50 200.01 200.00 19 / julho
(200) 18 1680 55 50 208.04 208.06 18 / agosto
(230) 12 2240 55 50 200.00 199.90
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
73
18 / agosto (230) 14 2540 55 50 200.01 200.00
18 / agosto (230) 16 1890 55 50 234.28 234.29
18 / agosto (230) 18 1050 55 50 208.04 208.00
20 / set (263) 9 323 55 50 217.14 217.11 20 / set (263) 10 710 55 50 234.28 234.33 20 / set (263) 12 860 55 50 200.00 200.01 20 / set (263) 14 724 55 50 200.00 200.02 20 / set (263) 18 386 55 50 208.04 208.03 7 / out (280) 9 323 55 50 217.14 217.11 7 / out (280) 10 637 55 50 234.28 234.33 7 / out (280) 12 802 55 50 200.00 200.01 7 / out (280) 14 807 55 50 200.00 200.02 7 / out (280) 18 213 55 50 208.04 208.05
21 / out (294) 10 587 55 50 234.28 234.33 21 / out (294) 12 723 55 50 200.00 200.01 21 / out (294) 14 715 55 50 200.00 200.02 21 / out (294) 16 573 55 50 234.28 234.24
26 / nov (330) 9 403 55 50 217.14 217.11
26 / nov (330) 10 633 55 50 234.28 234.33
26 / nov (330) 14 529 55 50 200.00 200.02
26 / nov (330) 16 376 55 50 234.28 234.14
9 / janeiro (9) 9 110 56 50 325.71 325.69 9 / janeiro (9) 12 270 56 50 300.00 300.04 9 / janeiro (9) 14 615 56 50 300.00 300.04 9 / janeiro (9) 18 88 56 50 312.60 312.61
22 / abril (112) 9 543 56 50 325.71 325.69
22 / abril (112) 12 2780 56 50 300.00 299.98
22 / abril (112) 16 1680 56 50 351.42 351.39
22 / abril (112) 18 844 56 50 312.60 312.55
10 / maio (130) 9 772 56 50 325.71 325.68
10 / maio (130) 10 1880 56 50 351.42 351.43
10 / maio (130) 14 2660 56 50 300.00 300.01
10 / maio (130) 16 2000 56 50 351.42 351.39
18 / maio (138) 9 824 56 50 325.71 325.68
18 / maio (138) 10 2570 56 50 351.42 351.43
18 / maio (138) 12 2670 56 50 300.00 299.98
18 / maio (138) 14 2720 56 50 300.00 300.01
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
74
18 / maio (138) 16 534 56 50 351.42 351.46
18 / maio (138) 18 220 56 50 312.60 312.55
15 / jun (166) 9 807 56 50 325.71 325.68 15 / jun (166) 10 2650 56 50 351.42 351.43 15 / jun (166) 14 2860 56 50 300.00 300.01 15 / jun (166) 16 2920 56 50 351.42 351.38 22 / jun (173) 9 749 56 50 325.71 325.68 22 / jun (173) 10 2670 56 50 351.42 351.43 22 / jun (173) 12 2780 56 50 300.00 299.98 22 / jun (173) 14 2850 56 50 300.00 300.01 22 / jun (173) 16 2940 56 50 351.42 351.38 22 / jun (173) 18 1720 56 50 312.60 312.68 28 / jun (179) 10 2630 56 50 351.42 351.43 28 / jun (179) 12 2800 56 50 300.00 299.98 28 / jun (179) 14 691 56 50 300.01 300.03 28 / jun (179) 16 532 56 50 351.42 351.46 5 / julh (186) 9 639 56 50 325.71 325.68 5 / julh (186) 10 2590 56 50 351.42 351.43 5 / julh (186) 16 2960 56 50 351.42 351.38 5 / julh (186) 18 1740 56 50 312.60 312.68 19 / julho
(200) 9 593 56 50 325.71 325.69 19 / julho
(200) 12 2690 56 50 300.00 299.98 19 / julho
(200) 14 2800 56 50 300.01 300.00 19 / julho
(200) 16 2910 56 50 351.42 351.38 19 / julho
(200) 18 1680 56 50 312.60 312.65 18 / agosto
(230) 9 488 56 50 325.71 325.69 18 / agosto
(230) 12 2240 56 50 300.00 299.99 18 / agosto
(230) 14 2540 56 50 300.01 300.00 18 / agosto
(230) 16 1890 56 50 351.42 351.39 18 / agosto
(230) 18 1050 56 50 312.60 312.55 20 / set (263) 9 323 56 50 325.71 325.69 20 / set (263) 10 710 56 50 351.42 351.44 20 / set (263) 12 860 56 50 300.00 300.01 20 / set (263) 14 724 56 50 300.01 300.03 7 / out (280) 9 323 56 50 325.71 325.69 7 / out (280) 10 637 56 50 351.42 351.45 7 / out (280) 12 802 56 50 300.00 300.01 7 / out (280) 14 807 56 50 300.00 300.03 7 / out (280) 16 644 56 50 351.42 351.45 7 / out (280) 18 213 56 50 312.60 312.54
21 / out (294) 10 587 56 50 351.42 351.45 21 / out (294) 12 723 56 50 300.00 300.01 21 / out (294) 14 715 56 50 300.00 300.03 21 / out (294) 16 573 56 50 351.42 351.46
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
75
26 / nov (330) 9 403 56 50 325.71 325.68
26 / nov (330) 10 633 56 50 351.42 351.44
26 / nov (330) 14 529 56 50 300.00 300.03
26 / nov (330) 18 118 56 50 312.60 312.55
Nas figuras 4.17, 4.18 e 4.19 são apresentados o desempenho do treinamento da rede
neural, o resultado do mesmo e a capacidade da mesma em atingir o objetivo,
respectivamente. O erro admissível foi estabelecido de 310− sendo rapidamente atingido
em 200 iterações de treino.
Figura 4.17 – Treinamento da rede.
Figura 4.18 – Resultados do Treinamento.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
76
Figura 4.19 – Resultados da Validação da RNA.
A rede neural modela os resultados da saída para agir no ambiente, permitindo que os
valores obtidos ofereçam o mínimo de iluminância recomendados pela norma NBR 5413
– Iluminância de Interiores para que haja uma boa iluminação. Estes valores estão dentro
do intervalo de 30% de variação de iluminância que o olho humano esta preparado para
receber sem que entre em fadiga. Isso será possível através do tratamento destes dados
no módulo neural, como foi descriminado no tópico 4.1.
Economia de energia é uma das vantagens, pois as lâmpadas serão desligadas ou
ligadas e a intensidade da luz será regulada conforme a necessidade. As lâmpadas não
precisam operar em seus brilhos máximos como acontece normalmente no ambiente que
foi estudado. Este sistema pode ser gerenciado de acordo com o usuário que vai utilizar o
ambiente, permitindo que o mesmo o programe visando uma relação de iluminância
ergonomicamente adequada e que ofereça uma boa acuidade visual, levando em
consideração a idade do mesmo (parâmetros descritos no subitem 4.1.4) , além do que
proporciona um ambiente energeticamente eficiente. Existe ainda a possibilidade de
alterar os dados quando for necessário. A Figura 4.20 apresenta um fluxograma do
sistema.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
77
Figura 4.20 – Fluxograma do sistema.
O sensor verifica a quantidade de luz existente e as transmite para o módulo neural,
após o tratamento dos dados, a saída da rede neural é comparada com esta iluminação
existente. Se adequada, passa-se para uma nova captação de nível de iluminação no
sensor. Se não for adequada, pode ocorrer duas situações:
• iluminação captada pelo sensor acima do valor estipulado pela saída da rede,
neste caso deve-se atuar no sentido de reduzir a iluminação do ambiente, por
exemplo: apagando luzes, fechando persianas, e outras formas possíveis.
• iluminação captada pelo sensor abaixo do valor estipulado pela saída da rede
neste caso deve-se atuar no sentido de aumentar a iluminação do ambiente, por
exemplo: acendendo luzes, abrindo persianas, e outras formas possíveis.
O sistema de iluminação atua segundo horários programados de acordo com a faixa
de luminosidade recomendada entre mínima e máxima, reflectância do fundo da tarefa e
a idade do usuário. O sistema é atualizado tão logo acabe cada processo e novamente
inicia-se um novo ciclo com novos níveis de iluminância.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
78
4.3 ANÁLISE ECONÔMICA
Para ilustrar a importância da eficiência energética em ambientes construídos um
exemplo simplificado de análise econômica é apresentado. A iluminância média definida
pela NBR 5413 – Iluminância de Interiores, para este ambiente de estudo é de 300 lux,
verifica-se na tabela 4.4 e nos gráficos de níveis de iluminância 4.9 a 4.14 descritos no
tópico 4.2 que a iluminação natural em 100% das horas medidas, supre a demanda de
iluminância em 94% das horas, ou seja, na maior parte dos dias e horas medidas, até em
dias com céu nublado e chuvoso, o que acarretará em redução dos custos da energia
com iluminação artificial além do que proporcionará um ambiente saudável e confortável
para o usuário. Importante ressaltar que os usuários deste ambiente acendem as
lâmpadas ao chegar às 09:00h e desligam por volta das 18:00h. A tabela 4.5 apresenta
valores para os gastos da energia com e sem utilização da iluminação natural, levando
em consideração o valor cobrado pela concessionária local, R$ 0,26 KW/h.
Tabela 4.5– Valores para custos de energia com iluminação natural e sem iluminação natural.
Meses do ano Valores sem utilização da
iluminação natural
Valores utilizando iluminação natural Economia (%)
abril/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
maio/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
junho/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
julho/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
agosto/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
setembro/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
outubro/2007 R$ 17,97 R$ 0,00 100%
novembro/2007 R$ 17,97 R$ 1,98 89%
Janeiro/2008 R$ 17,97 R$ 7,92 44%
4.4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Foi possível observar através da literatura que a cultura do uso da iluminação artificial
ainda é superior ao uso da iluminação natural. Neste trabalho foi proposta uma
metodologia voltada para uso da iluminação natural, considerando a questão do custo da
energia e do conforto visual. Os resultados apresentam que a metodologia é capaz de
gerenciar os níveis de iluminância satisfatórios para a ergonomia do usuário no ambiente
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 4 – Metodologia para Análise de Sistemas de Iluminação
79
estudado através da iluminação natural, atendendo critérios de conforto visual, como a
variação de 30% da diferença de iluminância que a visão está adaptada a receber, além
do que possibilita redução dos gastos com energia elétrica. Em um sistema
automatizado, estas variáveis contribuem adequadamente atuando automaticamente com
programações previamente feitas pelo usuário de modo rápido e seguro, possibilitando
assim um ambiente saudável.
Este trabalho proporciona grandes potenciais de integração entre economia de
energia e conforto, permitindo a redução com gastos destinados à iluminação artificial. A
utilização da técnica de RNA para sistemas de iluminação teve resultados satisfatórios e
foi apresentada em um estudo de caso onde a economia de energia pode chegar a 94%.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 5 – Conclusões
80
Capítulo 5 CONCLUSÕES
Pode-se verificar neste trabalho através da literatura pesquisada que a análise do
atual quadro de consumo energético revela que a iluminação artificial tem assumido uma
proporção crescente no consumo total de energia elétrica dos ambientes construídos. No
capítulo 2 apresentou-se comentários sobre a variável contraste, recomendações
médicas e o conceito de eficiência energética e da importância de se combinar a
iluminação natural e a artificial com a finalidade de reduzir o consumo de energia e
proporcionar um ambiente confortável visualmente.
No mesmo capítulo, utilizando-se o software RELUX, fabricado pela RELUX INFORMATIK AG, pôde-se avaliar o potencial de iluminância para a cidade de Belém.
Nas simulações apresentadas concluiu-se que os níveis de iluminância para a cidade de
Belém são suficientemente altos durante todo o período medido, sendo adequado o
incentivo ao aproveitamento da luz natural nos ambientes na cidade de Belém. Apesar de
ser natural pensar que a redução do consumo implica na conseqüente redução de
iluminação artificial, a ponto de comprometer o nível de conforto visual do usuário não é
isso que acontece, quando se tem um projeto bem elaborado. É importante salientar que
um bom projeto de iluminação deve propiciar o conforto visual, despertar a atenção e
estimular a eficiência. A iluminação natural pode ser um veículo poderoso pois pode
proporcionar para edifícios uma enorme qualidade de vida.
Surge diante disso, no capítulo 3, a introdução ao assunto de Construções inteligentes
por reduzirem consideravelmente o consumo de energia, as emissões de carbono, o uso
da água e a geração de resíduos. São edificações de alto desempenho energético,
projetadas para serem sustentáveis durante todo ciclo de vida. Verificou-se a importância
de monitorar e controlar de forma automática as edificações tornando-as inteligentes com
cinco idéias chave: Segurança, Eficiência Energética, Conforto, Comunicação e
Integração. Aplicações com sistemas de gerenciamento da iluminação, que permitem o
controle da iluminância são prioridades para um ambiente energeticamente eficiente.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 5 – Conclusões
81
Diante disso, foi proposto, no capítulo 4, uma metodologia para o uso em sistemas
mais complexos, que podem utilizar controles automatizados, potencializar a economia
de energia e a funcionalidade dos ambientes. É possível, por exemplo, aproveitar ao
máximo a iluminação natural inibindo (ou até mesmo impedindo) automaticamente o
acendimento de luzes quando isto é desnecessário. Foi desenvolvido um módulo
automatizado de rede neural para auxílio na tomada de decisões em sistemas de
iluminação com dados experimentais de iluminância tendo em conta a contribuição da
iluminação natural e objetivando um ambiente energeticamente eficiente e o conforto do
usuário. Os resultados obtidos com a aplicação de RNA para sistemas de iluminação
foram satisfatórios e significativos para melhorar o nível de conforto visual e redução nos
gastos de energia.
A rede neural modela os resultados, permitindo que os valores obtidos ofereçam o
mínimo de iluminância recomendados pela norma NBR 5413 – Iluminância de Interiores
para que haja uma boa iluminação, pois as lâmpadas serão desligadas ou ligadas e a
intensidade da luz será regulada conforme a necessidade deste modelo e as lâmpadas
não precisam operar em seus brilhos máximos como acontece normalmente no ambiente
que foi estudado. A metodologia proporciona o gerenciamento dos níveis de iluminância
satisfatórios para o mínimo de ergonomia do usuário no ambiente estudado, atendendo
aos 30% da diferença de iluminância que a visão esta adaptada a receber, além do que
proporciona uma substancial economia de energia no caso de estudo apresentado, que
chegou a 94%.
Esta metodologia integrada à construções com sistemas inteligentes de
gerenciamento de níveis de iluminância, potencializará a economia de energia e a
funcionalidade dos ambientes e em estudos futuros existe a possibilidade de agregar
maior número de variáveis, como por exemplo o conforto térmico e o conforto acústico. O
mais importante é que pode ser implementada em qualquer tipo de edificação, como
prédios de grande porte, comerciais ou residenciais. Constitui-se de uma fonte de
referência rápida para pesquisadores, profissionais da área e estudantes, através de uma
metodologia de fácil aplicação.
5.1 PERSPECTIVAS DE TRABALHOS FUTUROS
Como trabalhos futuros sugere-se a pesquisa com a aplicação de sistemas de gestão
da iluminação, do conforto térmico e acústico com a utilização de redes neurais
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Capítulo 5 – Conclusões
82
artificiais, dentro de diversos tipos de ambientes, como por exemplo: ambientes
hospitalares, escolas e escritórios objetivando:
• Atualização do programa computacional proposto, aumentando o número de
variáveis e interfaces, melhorando o nível de conforto térmico para o indivíduo de
forma que o condicionador de ar seja mais significativo;
• Verificação do tipo e intensidade de iluminação atualmente utilizada objetivando
melhorias para evitar desconforto, dores de cabeça e insônia nos usuários;
• Pesquisas com usuários que trabalham em ambientes com lâmpadas compactas
e tubulares para medir o nível de satisfação e motivação;
• Usar a metodologia para monitorar o ambiente, controlar a iluminância com outras
variáveis contrutivas e humanas;
• Implantação de uma segunda Rede Neural para estimar a iluminância proveniente
do sol na cidade de Belém, de modo a estimar os valores dos anos seguintes e
integrar mais aplicações no sistema proposto;
• Aumento das contribuições com estudos de redes neurais artificiais para
simplificar o tempo das ferramentas de simulação do consumo de energia em
edificações.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Referências Bibliográficas
83
Referências Bibliográficas
AFONSO, S. O futuro Começa Hoje; em Connect; pags. 42-44; Sintra, Outubro; 2004.
ALMEIDA, João Gabriel. Iluminação de Monumentos e Fachadas. X Simpósio Brasileiro
de Iluminação Eficiente – CEMIG/MG, /2006.
ALVARES, A. Procedimentos para análise e avaliação da iluminação em ambientes escolares. In Anais do ENTAC 95 – Encontro Nacional de Tecnologia no Ambiente
Construído, Volume 2, pp 587-92, Rio de Janeiro, 1995. In: AMORIM, C. Notas de aula dao Profª. Cláudia Naves Amorim, – UNB, Brasília/2002.
ASHRAE, Standard 55. Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,
Atlanta, GA, 2004.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5382 – Verificação de Ilminância de Interiores: 1995. Rio de Janeiro: ABNT, 1995.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413 – Ilminância de Interiores: 1990. Rio de Janeiro: ABNT, 1990.
BAKEWLL, N. Extracting Real Value from Your Property, AFM newsletter, No. 41, p.
12, April 1993. In: NUNES, R. Edifícios Inteligentes: Conceitos. Notas de aula. Instituto Superior Técnico. Lisboa, 2007.
BOMAN, M. et alli. Energy Saving and added Customer Value in Intelligent Buildings. London, 1998.
BRAGANÇA FILHO, Antônio Ferreira de. Iluminação e trópico. In: SEMINÁRIO DE
TROPICOLOGIA: trópico & saneamento, solos, via férrea, estudos de pós-
graduação, iluminação, favela, comunicação, móvel, 1972, Recife. Recife:
Universidade Federal de Pernambuco, 1978. p.223-233.
BRASIL. Decreto n° 3.818, de 15 de maio de 2001. Dispões sobre as medidas
emergenciais de redução do consumo de energia elétrica no âmbito da
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Referências Bibliográficas
84
Administração Pública Federal. Diário Oficial da República Federativa do Brasil,
Brasília, Seção 1, p. 06, v. 139, n.94 – E, 16/05/2001.
BRONDINO, N.C.M., SILVA, NA.R. Combinig Artificial Neural Networks and GIS for land valuations purposes. In: Proc. 6 International Conference on Computers in Urban Planning and amd Urban Manegement, Venice – Italy, 1999.
BROTAS, L. E WILSON, M.. Iluminação natural no espaço urbano. In: XI Congresso
Ibero Americano de energia solar. Vilamoura, 2002.
COMMISSION INTERNATIONALE DE L’ÉCLAIRAGE (CIE), “Daylight. International Recommendations for the Calculation of Natural Light”. Publication C.I.E. Nº 16
(E-3.2), 1970.
CORRÊA, S. R. M. Luz natural y luz artificial. Integracion di sistemas y su aplicación en
proyectos de escuelas. Universitat Politècnica de Catalunya, 1997.
CREDER, H. Instalações Elétricas. Editora JC, 14º Edição, 2000.
DEHOFF, Peter. Relação entre eficiência energética na iluminação e as necessidades do usuário. Eletricidade Moderna, São Paulo, jan./2006, nº. 382, p.
124-135.
DESEMPENHO ENERGÉTICO DE EDIFICAÇÕES, 7., 2003, Curitiba. Anais…Curitiba:
ENCAC, COTEDI, 2003. p. 984-994.
FLORES, A. A Criação de valor no binómio: “casa inteligente”/consumidor. In: 9th Spanish Portuguese Congress on Electrical Engineering, Marbelha - Espanha,
2005.
FREITAS, H. Notas de aula do Prof. Hugo Freitas – Instituto Politécnico de Castelo Branco, Castelo Branco/2004.
GEISSLER, R. Open Protocols - The Missing Link, Facilities Management International
Conference, Glasgow, April 1990. In: NUNES, R. Edifícios Inteligentes: Conceitos. Notas de aula. Instituto Superior Técnico. Lisboa, 2007.
HADDAD, J. Conservação de Energia: Eficiência Energética de Instalações e Equipamentos, Universidade Federal de Itajubá, Editora da Efei, 3ª Edição 2006.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Referências Bibliográficas
85
HAYKIN, SIMON S. Redes neurais, princípios e prática. Bookman Companhia, 2ª
Edição, 2000.
HELMS, R e BELCHER, C. Lighting for energy efficient luminous environment. New
Jersey.1991.
HOPKINSON, R. G., e outros (1966). Daylighting. London: Heinemann, 606 p.
INTELLIGENT BUILDINGS INSTITUTE. Intelligent Building Definition, Intelligent
Buildings Institute, Washington, 1987. In: NUNES, R. Edifícios Inteligentes: Conceitos. Notas de aula. Instituto Superior Técnico. Lisboa, 2007.
IWASHITA, J., et alli. Avaliação da Eficiência Energética de Sistemas de Iluminação Interior: Parâmetros para uma abordagem uniforme visando a lei de Eficiência Energética. XVIII SNPTEE. Curitiba, 2005.
JUSLÉN, H. et alli. Nível de iluminância, bem-estar e produtividade na indústria.
Eletricidade Moderna, São Paulo, nov./2007, nº. 404, p. 202-209.
LAM, W.M.C. Sunlight – As formgiver for Archicture. Van Nostrand Reinhold
Company, New York, 1986. In: AMORIM, C. Notas de aula dao Profª. Cláudia Naves Amorim, – UNB, Brasília/2002.
LAMBERT, R. et alli. Eficiência Energética na Arquitetura. Pro Livros, 1º edição, 1997.
LAMBERT, R. Sustentabilidade, Conforto e Eficiência Energética nas Habitações.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC. Florianópolis, Julho/2006.
LOBATO, F. Notas de aula do Prof. Frederico Lobato – UFPA, Belém/2007.
MAGALHÃES, P. A Sustentabilidade, os Green Buildings e o Design de Interiores. São Paulo, 2007. DISPONIVEL EM: http://www.abd.org.br.
MILLER, A. Energy Efficiency, Future/Build 2002 Conference, October 1992. In:
NUNES, R. Edifícios Inteligentes: Conceitos. Notas de aula. Instituto Superior
Técnico. Lisboa, 2007.
NORMA REGULAMENTADORA, NR17/2007 – Ergonomia.
Metodologia para a análise de sistemas de iluminação visando a eficiência energética e o conforme visual em ambientes
Referências Bibliográficas
86
NUNES, R. Integração de Serviços para Edifícios Inteligentes, Tese de Doutoramento
em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores, Instituto Superior Técnico.
Lisboa, Julho 1995.
PRADO, L. Iluminação. Curso ministrado na Faculdade de Arquitetura e Urbanismo,
USP. São Paulo, 1961. In: AMORIM, C. Notas de aula dao Profª. Cláudia Naves Amorim, – UNB, Brasília/2002.
PROGRAMA NACIONAL DE COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA ELÉTRICA
(PROCEL). Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil. 1. ed.
2007. 186 p.
PROGRAMA NACIONAL DE COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA ELÉTRICA
(PROCEL). Manual de conservação de energia elétrica em prédios públicos e comerciais. 3. ed. 1993. 20 p.
RIALHE, A. Lighting and Human Life, Appliances and Lighting, julho/2007.
ROBBINS, C. Daylighting, design and analysis. New York: Van Nostrand Reinhold
Company, 1986.
SÊRRO, C. Notas de aula do Prof. Carlos Serro. Instituto Superior Técnico - Lisboa,
2007.
SILVA, I.; TOSTES, M.E.; SILVA, ROGÉRIO. Metodología para análise de sistemas de iluminação visando a eficiencia energética e conforto visual em ambientes.
Latin – American Congress on Electricity Generation and Transmission – CLAGTEE.
Chile, 2007.
SILVA, I.; TOSTES, M.E.; SILVA, ROGÉRIO. Use of Computer Intelligence in Illumination Systems Searching Energetic Efficiency. International Conference
for Enhanced Building Operations – ICEBO. California, 2007.
TETRI, Eino. IEA Annex 45 – Energy Efficient Electric Lighting for Buildings.
Ingineria Iluminatului, Romênia, 2004, nº. 14, p. 53 – 58.
YEZIORO, A. et alli. An applied artificial intelligence approach towards assessing building
performance simulation tools, Energy & Buildings (2007),
doi:10.1016/j.enbuild.2007.04.014.