Avaliação de ferramentas de simulação de iluminação natural por meio de mapeamento digital de luminâncias da abóboda celeste e entorno

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia CivilEntre os métodos de maior potencial para a análise do fenômeno da iluminação natural no ambiente construído, encontram-se a simulação computacional e a medição em modelos em escala reduzida expostos a ambientes de teste (céu artificial e real). Atualmente existem dezenas de programas disponíveis no mercado, alguns disponibilizados gratuitamente, e diferentes propostas de céus artificiais. A complexidade do fenômeno físico associado à emissão e propagação da energia luminosa, somados à dificuldade inerente à caracterização fotométrica da fonte de luz natural, impõem limitações de operação tanto aos algoritmos matemáticos mais sofisticados, quanto aos procedimentos experimentais empregados nos ambientes de teste. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para avaliar o desempenho das ferramentas de simulação de iluminação natural. O desafio está em proporcionar condições para a caracterização precisa da fonte de luz natural, seja no ambiente virtual, seja no ambiente real. O emprego de mapeamento digital da distribuição de luminâncias do ambiente de exposição, utilizando uma câmera especializada, possibilitou gerar dados de entrada para simulação teórica, assim como, criar contexto para a comparação do comportamento da luz entre o modelo experimental e o teórico e possibilitar a verificação das discrepâncias e validação dos procedimentos de simulação. A metodologia empregada permitiu verificar a distribuição da iluminação natural no interior da sala de estudo, bem como, possibilitou avaliar o desempenho das ferramentas utilizadas ao longo do processo e validar uma ferramenta de simulação. O processo metodológico caracterizou adequadamente as condições de exposição à luz natural e o comportamento da iluminação no interior de um ambiente, mostrando grande potencial para o processo de avaliação/validação de ferramentas de simulação de iluminação natural. Among the methods with major potential for daylighting performance analysis in the built environment there are computer simulation and experimental procedures with physical scale models exposed to controlled test environments (real and artificial skies). Currently, there are dozens of computer codes commercially available, some of them are free, and different arrangements of artificial skies. The complexity of the physical phenomena associated to the emission and propagation of light, plus the inherent difficulty to characterize the daylight sources photometry imposes operational limitations to the more sophisticated mathematical algorithms, as well as to experimental procedures used in test environments. The objective is to develop a methodology for evaluating the performance of daylighting simulation tools. The main challenge is to provide conditions for the precise characterization of the daylight source, either in the virtual environment or in the real one. A luminance distribution digital mapping, using a specialized camera, was proposed in order to generate reliable data for theoretical simulation, allowed the daylight behavior comparisons between experimental and theoretical results, error analysis, and simulation procedures validation. The methodology allowed, through the luminance digital mapping, to evaluate the performance of daylight simulation tools. The developed method allowed to adequately characterize daylight availability conditions and its behavior inside a room, showing the potential of the evaluation/validation process for daylighting simulation tools