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Título: Brise-soleil responsivo: desenvolvimento, construção, análise do desempenho térmico, lumínico e da percepção do usuário em uma Câmara Bioclimática de Baixo Custo (CBBC)
Título(s) alternativo(s): Responsive brise-soleil: development, construction, thermal and luminous performance analysis, and user feedback in a cost-effective Bioclimatic Building Chamber (CBBC)
Autor(es): Bem, Gabriel Moraes de
Orientador(es): Krüger, Eduardo Leite
Palavras-chave: Arquitetura - Aspectos ambientais
Fachadas (Arquitetura)
Edifícios - Propriedades térmicas
Arquitetura e tecnologia
Conforto humano
Brise-soleil
Iluminação de interiores
Energia elétrica - Consumo
Sombras
Architecture - Environmental aspects
Facades
Buildings - Thermal properties
Architecture and technology
Human comfort
Curtain walls
Interior lighting
Electric power consumption
Shades and shadows
Data do documento: 15-Dez-2023
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: BEM, Gabriel Moraes de. Brise-Soleil responsivo: desenvolvimento, construção, análise do desempenho térmico, lumínico e da percepção do usuário em uma Câmara Bioclimática de Baixo Ccusto (CBBC). 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.
Resumo: Brise-soleil responsivo é um elemento para sombreamento capaz de se adaptar às condições ambientais internas e externas à edificação com o objetivo de melhorar o desempenho termo-energético e proporcionar um grau maior de conforto aos usuários desse espaço. Como consequência da melhoria no desempenho térmico, há a redução do gasto energético associado à fase de operação do edifício. Os resultados obtidos com uma revisão sistemática de literatura apontaram para a escassez de produção técnica relacionada ao desenvolvimento e avaliação de desempenho de sistemas construtivos responsivos para fachadas. Também não foram encontrados registros quanto à percepção do usuário de ambientes equipados com fachadas responsivas, associados aos modelos de conforto adotados nesta tese. Além disso, o projeto desenvolvido tem caráter inovador no que diz respeito à rotação das aletas para controle do ganho térmico e lumínico. Desta maneira, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um dispositivo para sombreamento responsivo de fachadas e avaliar a influência no desempenho térmico e lumínico e o impacto na percepção e satisfação dos usuários. Os parâmetros de conforto térmicos e lumínicos adotados são baseados no Modelo de Conforto Adaptativo (ANSI/ASHRAE 55) e Useful Daylight Illuminance, respectivamente. Foram empregados três métodos para atendimento aos objetivos desta pesquisa: (1) pesquisa bibliográfica do tipo revisão sistemática de literatura com termos associados à arquitetura responsiva; (2) método experimental com a construção de um protótipo para avaliação do desempenho térmico e lumínico de uma edificação de pequenas dimensões (célula-teste) em três condições: sem sombreamento, com sombreamento estático e com brise-soleil; e, (3) método quase experimental, com replicação dos conceitos do projeto desenvolvido na etapa dois, na Câmara Bioclimática de Baixo Custo (CBBC), para avaliação dos aspectos térmicos, lumínicos e da influência na percepção e satisfação dos usuários. Como resultado das medições realizadas na etapa dois, observou-se que: o modelo responsivo aumentou o percentual de conforto térmico e a constância dos níveis de iluminância internos em conformidade com os parâmetros desejados. Por sua vez, os resultados obtidos na etapa três apontam para a melhoria do desempenho térmico e lumínico, com antecipação do período na zona de conforto térmico no início da manhã. Além disso, redução do sobreaquecimento e manutenção dos níveis lumínicos na zona de conforto visual. Ainda, do ponto de vista dos usuários, houve satisfação majoritária quanto às condições térmicas, lumínicas e de visibilidade proporcionadas pelo brise-soleil responsivo.
Abstract: Responsive brise-soleil is a shading element capable of adapting its rotation angle according to indoor and outdoor environmental conditions to improve the thermo-energy performance of the building and provide greater comfort to users. This improvement in thermal performance tends to reduce the energy demand associated with the operational phase of the construction. The results obtained with a systematic review of the literature pointed to the scarcity of academic production associated with responsive façade components development and performance evaluation. In the same way, academic content regarding user perception in responsively shaded environments associated to the comfort models adopted in this thesis. Furthermore, the developed system is innovative regarding brise-soleil fin rotation to promote thermal and light gain. Therefore, this work aimed to develop a responsive shading system and evaluate its thermal and luminous performance and its impact on user perception and satisfaction. The thermal and luminous parameters adopted are based on the Adaptive Comfort Model (ANSI/ASHRAE 55) and Useful Daylight Illuminance. Three methods were used to meet the objective of this research: (1) systematic literature review with terms associated with responsive architecture; (2) experimental method with the construction of a prototype to evaluate the thermal and luminous performance of a test cell under three conditions: no shaded, shaded with a static brise-soleil, and shaded by a responsive brise-soleil; and, (3) quasi-experimental method, with replication of the concepts of the project developed in step 2, in full scale, at the Cost-effective Bioclimatic Building Chamber (CBBC), to evaluate the thermal and luminous performance and their influence on user’s perception and satisfaction. As a result of the measurements performed in a test cell, the responsive model increased the percentage of thermal comfort and the constancy of internal illuminance levels within the desired range. The results obtained with the full-scale model point to an improvement in the thermal and lighting performance of the environment under analysis, with the anticipation of the thermal comfort range period in the early morning. Besides this, maintenance of light levels in the visual comfort range. Furthermore, from user’s point of view, there was majority satisfaction regarding the thermal, luminous, and visibility conditions provided by the responsive brise-soleil.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33581
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