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Castaño, Alexander. Avaliação e calibração de um céu artificial para estudos de iluminação natural com modelos físicos em escala reduzida. Orientação de Fernando Oscar Ruttkay Pereira.151 f, ilDissertação (Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo) - Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, SC.
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Resumo

Os ambientes controlados de iluminação, conhecidos como Céus Artificiais, são desenhados e construídos para o desenvolvimento de estudos qualitativos e quantitativos de iluminação, utilizando modelos arquitetônicos em escala reduzida. Nestes ambientes as condições de iluminação são simuladas com uma distribuição similar a um céu real encoberto, para obter dados de luminância e iluminância, na avaliação da iluminação natural na arquitetura. O princípio de desenho deste tipo de céu são os reflexos infinitos no horizonte, que produzem uma diminuição da iluminação a um menor ângulo de altura. Assim é possível reproduzir a distribuição da luminância do céu, proposta pela Commission Internacionale de L’Eclairage (C.I.E), para um céu encoberto. A calibração de um céu artificial de caixa de espelhos é importante para assegurar a confiabilidade dos dados de iluminação. Esta calibração tem dois interesses principais: o primeiro é fornecer uma distribuição de luminâncias reais, que simule o modelo padronizado pela C.I.E, conhecido como “Standard Overcast Sky” (ISO - CIE, 2003). O segundo é fornecer níveis suficientes de iluminação que superem os faixas de atuação dos equipamentos fotométricos. O céu artificial do LabCon-Arq, da Universidade Federal de Santa Catarina, foi desenhado e construído no final do ano 2005 e calibrado durante o ano de 2006, atualmente é usado para pesquisa e atividades de ensino. Nesta dissertação é apresentado o método de calibração do céu artificial, que consiste na geração de mapas de distribuição de luminâncias com o sistema fotométrico digital IQCam RT-32, da empresa Lumetrix, e uma lente “olho de peixe” com um ângulo de 185°. No processo de calibração, os dados de luminância obtidos foram comparados considerando sua altura angular com relação ao modelo teórico proposto pela C.I.E. Foram necessários alguns ajustes no céu artificial de caixa de espelhos, tais como: sistema de difusão, lâmpadas, controle de refletâncias no fosso do céu e melhoramento do sistema de ventilação, para finalmente obter uma distribuição de luminâncias similar ao modelo teórico da C.I.E.

Abstract

The controlled illumination ambients, known as artificial skies, have been designed and built for the development of quantitative and qualitative daylighting studies using reduced scale architecture models. In these ambients, the light conditions are simulated with a very similar distribution to the real sky, allowing the obtention of luminance and illuminance data in order to evaluate daylight performance in architectural scale models. The principle of a mirror box artificial sky is the infinite reflections in the mirrored horizon that create a reduction on its luminance towards a lower angle of altitude. Thus, it is possible to reproduce a sky luminance distribution, like the one proposed by the International Commission of L’Eclairage (ISO - CIE, 2003) for an overcast sky. The calibration of the mirror box artificial sky is important to ensure reliable quantitative data collection. There are two main concerns: the first one is to provide a luminance distribution as close as possible to CIE “Standard Overcast Sky”, while the second is to produce sufficient illuminance levels to be measured with basic photometric equipment. The artificial sky of LabCon/ARQ, at Federal University of Santa Catarina, Brazil, was designed and built by the end of 2005 and calibrated during 2006, and since then it has been used for research and teaching activities. In this paper, an artificial sky calibration method is presented; it consists of mapping the sky luminance distribution with an imaging photometric system, IQCam RT-32, from Lumetrix, with a “fish eye” lens with an angle of 185°. During the whole process, the luminance distribution was monitored through digital maps; luminances were plotted against altitude angles that allowed the comparison with the CIE overcast sky distribution. Several adjustments in the sky room were done: diffusing ceiling, lamps, floor and walls reflectances and ventilation system. At the end, it was possible to reach a luminance distribution very similar to the CIE sky.
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