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Janelas · Luz natural

Cálculo do fator de luz diurna e da proporção de vidro

Uma janela é um buraco que se abre no isolamento para deixar a luz entrar, e as duas metades dessa frase têm um número. A luz depende do vidro que sobra depois que o caixilho leva a sua parte (em geral só dois terços do vão), de quão limpo ele está, de quanto céu ele vê e de quão claro é o ambiente. O custo é o calor que sai por ali toda noite pelo resto da vida do edifício. Esta página põe os dois na mesma tela e diz quanto um ponto a mais de fator de luz diurna (FLD) vai custar em watts.

O ambiente
As metas são os mínimos de fator de luz diurna médio do BRE / BS 8206-2, do Reino Unido. São um piso, não um objetivo: um ambiente exatamente na meta ainda precisa de luz acesa em boa parte do dia. As exigências brasileiras (NBR 15575, códigos de obras) são outras: veja abaixo.
O vão
Vidro e céu
θ é o ângulo de céu visível a partir do meio da janela, medido em corte a partir da horizontal. Pintar um ambiente de branco em vez de cinza médio rende mais fator de luz diurna do que a maioria imagina, e é a medida mais barata desta página.
Quanto custa em calor
A janela substitui parede, então o que ela custa é a diferença entre as duas, não o total. Leve o resultado para a calculadora de perda de calor da casa (em inglês) para ver no contexto, ou calcule o Uw direito na calculadora de transmitância da janela.
—
Área de vidro
— m²
Fator de luz diurna médio
— %
Vidro / piso
— %
Custo em calor
— W

As duas contas

o que é vidro de fato A_g = ( W − 2f − n_v·b ) · ( H − 2f − n_h·b ) // por janela, depois × quantas proporção de vidro = A_g / (W · H) fator de luz diurna médio – a fórmula do BRE ADF = ( T · A_g · θ ) / ( A · ( 1 − R² ) ) T = τ_v · fator de manutenção θ = ângulo de céu visível, em graus A = todas as superfícies internas: piso, teto, as quatro paredes R = refletância média dessas superfícies, ponderada pela área o que a luz custa Q = ( U_w − U_parede ) · A_janela · ΔT // watts, condição de projeto

Três coisas nessa fórmula merecem atenção.

O caixilho não é um erro de arredondamento. Uma janela de abrir num vão de 1200 × 1400 dá 1,18 m² de vidro em 1,68 m² de vão: o caixilho comeu 30 % da luz antes de qualquer outra coisa. Divida a mesma janela em seis vidros com divisões e você perde mais um pedaço. É por isso que uma janela fixa ao lado de uma de abrir do mesmo tamanho é visivelmente mais clara.

O ambiente está no denominador, não a janela. O fator de luz diurna não é uma propriedade da janela; é uma propriedade da janela e do ambiente para o qual ela se abre. Ponha a mesma janela num ambiente duas vezes mais fundo e o fator cai pela metade. É também por isso que pintar as paredes de branco é uma medida de verdade e não de decoração: passar de R = 0,3 para R = 0,6 aumenta o resultado em cerca de 40 %, pelo preço da tinta.

O ângulo de céu castiga as cidades. θ é 90° para uma janela desobstruída e talvez 45° com um prédio do outro lado da rua: a mesma janela no mesmo ambiente entrega metade da luz, e nenhum vidro melhor a traz de volta.

O que o número significa

ADFComo o ambiente parece
< 1 %Escuro. Luz elétrica acesa o dia todo, faça o tempo que fizer.
1 – 2 %A luz do dia se nota, mas não basta. Luz complementar quase sempre.
2 – 5 %Predominantemente iluminado pelo dia. As luzes ficam apagadas num dia claro.
> 5 %Muito bem iluminado, e agora o problema passa a ser o ofuscamento, o superaquecimento no verão e a perda de calor no inverno.
Exemplo para conferir à mão

A sala de estar com que esta página abre: 4,0 × 3,5 × 2,5 m, uma janela de abrir num vão de 1200 × 1400 mm, vidro insulado low-e.

vidro (1200 − 210) × (1400 − 210) = 990 × 1190 = 1,178 m² vão 1,68 m² → proporção de vidro 70,1 % ambiente A = 2(4·3,5) + 2(4·2,5) + 2(3,5·2,5) = 28 + 20 + 17,5 = 65,5 m² 1 − R² = 1 − 0,25 = 0,75 ADF T = 0,70 × 0,90 = 0,63 (0,63 × 1,178 × 90) / (65,5 × 0,75) = 66,80 / 49,13 = 1,36 % calor (1,4 − 0,30) × 1,68 × 23 = 42,5 W 42,5 / 1,36 = 31 W por 1 % de fator de luz diurna

Então o ambiente não chega à meta BRE de 1,5 % para salas: por pouco, mas não chega. Para chegar, o vidro precisa ir de 1,178 para 1,300 m², o que na mesma largura de 1200 mm quer dizer uma janela de 1523 mm de altura em vez de 1400. Esses 123 mm a mais de altura compram 0,14 % de fator de luz diurna e custam cerca de 4 W. Fazer a mesma janela fixa em vez de abrir chegaria lá sem custo nenhum: a luz ficou no caixilho.

O que esta página não faz

Leia isto. Use isto para dimensionar uma janela cedo, comparar opções e discutir um caixilho. Tudo o que precisa ser demonstrado (uma exigência do código de obras, a NBR 15575, a EN 17037) pede o método da norma em questão ou uma simulação de iluminação natural da geometria real.