Elementos de controle solar desenvolvidos com modelagem paramétrica e algoritmos evolutivos

Autores

  • Rafael Prado Cartana Universidade Federal de Santa Catarina
  • Fernando Oscar Ruttkay Pereira Universidade Federal de Santa Catarina

DOI:

https://doi.org/10.20396/parc.v7i3.8647516

Palavras-chave:

Elementos de controle solar. Radiação solar. Iluminação natural. Modelagem paramétrica. Algoritmos evolutivos.

Resumo

Considerando a importância do controle da radiação solar e admissão da luz natural no desempenho das edificações, os elementos de controle solar, quando corretamente aplicados, podem contribuir significativamente com o conforto e a eficiência energética no ambiente construído. Paralelamente, destaca-se na produção arquitetônica contemporânea o crescente emprego de ferramentas computacionais no suporte às decisões de projeto. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa é analisar a admissão de radiação solar e o desempenho lumínico de elementos de controle solar desenvolvidos com modelagem paramétrica e algoritmos evolutivos. A metodologia foi organizada em quatro etapas: (1) modelagem paramétrica dos elementos de controle solar; (2) simulações computacionais referentes à admissão de radiação solar e ao desempenho lumínico; (3) otimização através de algoritmos evolutivos; e (4) análises de mascaramentos gerados por simulação computacional. Os aplicativos utilizados foram a suíte de modelagem paramétrica Rhinoceros3D+Grasshopper; o plug-in de desempenho ambiental Diva-for-Rhino; a ferramenta de algoritmos evolutivos Galapagos Evolutionary Solver; e as ferramentas de geometria da insolação do plug-in Ladybug. Os resultados demonstram que os elementos desenvolvidos foram capazes de controlar seletivamente a admissão de radiação solar, além de melhorar a distribuição da luz natural nos ambientes de análise, destacando-se respectivamente a importância dos componentes direcionais e horizontais. Por fim, os mascaramentos demonstram, complementarmente aos resultados das simulações, que a compreensão da geometria da insolação apresenta-se imprescindível para o desempenho dos elementos de controle solar.

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Biografia do Autor

Rafael Prado Cartana, Universidade Federal de Santa Catarina

Arquiteto e Urbanista pela UFSC, mestre em Comportamento Ambiental do Espaço Urbano e das Edificações (PosARQ-UFSC), doutorando do Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo (PósARQ-UFSC). Professor do curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade do Vale do Itajaí – UNIVALI.

Fernando Oscar Ruttkay Pereira, Universidade Federal de Santa Catarina

Engenheiro Civil pela UFRGS, mestre em Engenharia Civil (UFRGS). Doutor pela na School of Architectural Studies, University of Sheffield, Inglaterra. Pós-Doutor pela School of Civil and Building Engineering, University of Loughborough, Inglaterra. Professor Titular do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da UFSC.

Referências

BADER, S. High-Performance Facades for Commercial Buildings. Austin, Texas: The University of Texas at Austin, 2010.

CASTLE, H. Editorial – Computation Works: The Building of Algorithmic Thought. Architectural Design, v. 83, n. 2, p. 5, 2013.

CHO, J.; YOO, C.; KIM, Y. Viability of Exterior Shading Devices for High-Rise Residential Buildings: Case Study for Cooling Energy Saving and Economic Feasibility Analysis. Energy & Buildings, v. 82, p. 771-785, 2014. http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.07.092

DUNN, N. Digital Fabrication in Architecture. London: Laurence King Publishing, 2012. 192 p.

FAJKUS, M. Superficial Skins? Super Skins? Shading Structures and Thermal Impact Analysis. In: ADVANCED BUILDING SKINS – ENERGY FORUM, 2013, Bressanone, Italy. Proceedings... Bressanone: 2013. pp. 187-193.

GADELHAK, M. Integrating Computational and Building Performance Simulation Techniques for Optimized Facade Designs. In: INTERNATIONAL ECAADE CONFERENCE – EDUCATION AND RESEARCH IN COMPUTER AIDED ARCHITECTURAL DESIGN IN EUROPE, 31., 2013, Delft, Holanda. Anais... Delft: eCAADe, 2013. pp. 261 – 270.

GLASSMAN, E.; REINHART, C. Facade Optimization using Parametric Design and Future Climate Scenarios. In: CONFERENCE OF INTERNATIONAL BUILDING PERFORMANCE SIMULATION ASSOCIATION, 13., 2013, Chambéry, France. Anais... Chambéry: 2013. pp. 1585 – 1592.

JAKUBIEC, J.; REINHART, C. The “Adaptive Zone”: A Concept for Assessing Discomfort Glare throughout Daylit Spaces. Lighting Research and Technology, v. 44, n. 2, p. 149-170, 2012.

KOLAREVIC, B.; MALKAWI, A. Performative Architecture beyond Instrumentality. New York: Spoon Press, 2005.

MONEDERO, J. Parametric Design: A Review and some Experiences. Automation in Construction, v. 9, n. 4, p. 369-377, 2000. http://dx.doi.org/10.1016/S0926-5805(99)00020-5

NABIL, A.; MARDALJEVIC, J. Useful Daylight Illuminances: A Replacement for Daylight Factors. Energy and Buildings, v. 38, n. 7, p. 905-913, 2006. http://dx.doi.org/10.1016/j.enbuild.2006.03.013

REINHART, C. F.; WIENOLD, J. The Daylighting Dashboard – A Simulation-Based Design Analysis for Daylit Spaces. Building and Environment, v. 46, n. 2, p. 386-396, 2011. http://dx.doi.org/10.1016/j.buildenv.2010.08.001

REINHART, F, C.; MARDALJEVIC, J.; ROGERS, Z. Dynamic Daylight Performance Metrics for Sustainable Building Design. Leukos, v. 3, n. 1, p. 7-31, 2006.

REPPERT, S. M.; WEAVER, D. R. Coordination of Circadian Timing in Mammals. Nature, v. 418, n. 6.901, p. 935-941, 2002. https://doi.org/10.1038/nature00965

RUTTEN, D. Galapagos: On the Logic and Limitations of Generic Solvers. Architectural Design, v. 83, n. 2, p. 132-135, 2013.

SEDREZ, Maycon; MENEGHEL, Rafael de Moraes. Projeto paramétrico com fractais no detalhamento de uma fachada. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, SP, v. 4, n. 2, p. 22-29, dez. 2013. ISSN 1980-6809. doi:http://dx.doi.org/10.20396/parc.v4i2.8634548.

TERZIDIS, K. Algorithmic Architecture. Burlington: Architectural Press, 2006.

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Publicado

2016-10-31

Como Citar

CARTANA, R. P.; PEREIRA, F. O. R. Elementos de controle solar desenvolvidos com modelagem paramétrica e algoritmos evolutivos. PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção, Campinas, SP, v. 7, n. 3, p. 133–144, 2016. DOI: 10.20396/parc.v7i3.8647516. Disponível em: https://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/8647516. Acesso em: 25 jan. 2021.