Para avaliar a qualidade da Iluminação Atual, recorreu-se ao DIALux e a medições presenciais, com auxílio de um luxímetro (Modelo: DL-201 da Tenmars).
8.2 Iluminação 57
O DIALux é um software disponível gratuitamente, que visa auxiliar em projetos de ilumina- ção, transversal às marcas dos fabricantes, permitindo calcular os níveis de iluminância máxima e mínima, a uniformidade da iluminação e a quantidade de luminárias necessárias para respeitar a iluminância média requerida no Manual da Parque Escolar.
O luxímetro é um aparelho de medição que consegue medir a iluminância de determinado lo- cal, através da medição da intensidade de luz que chega ao seu sensor. (O certificado de calibração do equipamento utilizado encontra-se em anexo).
Quando se verificou que os valores de iluminância média se encontravam elevados comparati- vamente aos valores de referência, estudou-se a hipótese de reduzir a potência instalada no espaço. Nos casos em que assim foi possível, foi feito o estudo económico de modo a verificar se a solução proposta seria ou não viável.
No DIALux, foi preciso ter em conta a geometria do espaço, a distribuição fotométrica das luminárias, a altura do plano de trabalho, o coeficiente de reflexão das superfícies e a altura a que se encontra a luminária e o seu tipo. Como tal, não existiu necessidade de proceder ao desenho e cálculo de todos os espaços da escola, visto que muitos deles (como as salas de aulas, por exemplo) são semelhantes. De seguida, é possível perceber o tipo de metodologia usada para alguns dos 93 espaços-tipo analisados.
Figura 8.2: Sala de Aula desenhada no DIALux (à esquerda) vs. Sala de Aula Real (à direita)
De acordo com o Manual da Parque Escolar, definiu-se o grau de reflexão do teto, paredes e pavimento como sendo 70%, 50% e 20%, respetivamente, e o Plano de Uso/trabalho (Height) e a Zona Marginal (Wall Zone) como 0,8 e 0,4 metros, respetivamente. A uniformidade (valor mínimo/valor máximo) deve ser de 0,5, excluindo uma moldura de 40 cm em torno de todo o local. A zona de cálculo para efeitos de uniformidade exclui, como recomendado, uma moldura de 40cm em torno de toda a sala. Ainda neste manual, é sugerido que a redução/aumento do nível de iluminação nos espaços de ensino seja feito por substituição de lâmpadas. No entanto, serão analisadas outras soluções, no caso de somente a substituição não ser possível ou não resolver o problema.
De acordo com a norma EN 60081, consideram-se os valores de fluxo luminoso nominal das
A análise à iluminação depende, entre outros fatores, do horário e do local em estudo. O seu controlo é feito com auxílio da GTC (Gestão Técnica Centralizada), que controla os vários tipos de circuitos de iluminação: permanente, por intervalo, dependente de sensor, noturna e manual.
Figura 8.3: Controlo da Iluminação no Bloco/Corpo B, piso -1
Após análise, concluiu-se que a iluminação permanente está em uso durante 17 horas por dia. Este tipo de iluminação (que pode ser encontrado em corredores e na cantina), caracteriza-se por estar sempre ligado, usando apenas uma percentagem das lâmpadas existentes no espaço.
Figura 8.4: Controlo da Iluminação no Bloco/Corpo C, piso 1
A iluminação de intervalos liga todas as lâmpadas existentes e funciona, como o nome indica, por intervalos, ao longo do dia. Estes intervalos variam entre 10 e 30 minutos e ao fim de um dia somam 180 minutos, ou seja, 3 horas. Pode ser encontrada nos corredores, local onde há maior movimento durante esses períodos de funcionamento.
Além destes dois tipos, podemos encontrar também a iluminação crepuscular que recorre, tal como o nome indica, a um sensor que ativa o circuito, consoante a luminosidade natural no espaço. Pode ser encontrada no ginásio e cantina, por exemplo.
8.2 Iluminação 59
Existe ainda a iluminação noturna, em funcionamento no ginásio e nos acessos a este, que se caracteriza por estar ligada à noite.
Noutros tipos de espaços, como salas de aulas, em que cada uma contém um quadro elétrico, o controlo da iluminação é feito pelos usuários (professores). Considerar-se-á que o seu funciona- mento ocorre durante 8 horas diárias, visto que este período é variável ao longo do ano.
A escala de cores usada ao longo deste sub-capítulo, para interpretação dos níveis de ilumi-
nância determinados pelo DIALux, pode ser vista na figura 8.11.
Figura 8.5: Escala de cores usada nas figuras deste sub-capítulo, via DIALux
Restaurante/Cafetaria (Polivalente)
Mais conhecido por cantina, este espaço tem 307, 03m2 e está equipado com 47 lâmpadas
fluorescentes do tipo T5, na sua maioria de 49W, da cor 840. Inicialmente, todas as lâmpadas eram de 35W, mas, devido a avaria, foram sendo trocadas por lâmpadas de potência superior.
Para este local o valor de referência é de 200 lux.
Durante as horas com menor incidência de luz natural (Caso B), ambos os circuitos estão ligados. Porém, nos períodos com maior incidência, apenas um circuito está em funcionamento (Caso A). Este controlo é feito, como referido anteriormente, pelo software GTC, com auxílio de um sensor crepuscular.
Para o Caso A (funcionamento durante o dia, na presença de luz natural), no DIALux, obtém- se uma iluminância média de 873 lux, a qual é muito superior ao valor de referência (200 lux),
e uniformidade (0,18), sendo este bastante inferior ao valor mínimo. Na figura 8.6 é possível
visualizar a distribuição destes valores.
Figura 8.6: Distribuição dos Valores de Iluminância na Cantina para o caso A Atual
Para o caso B (período com pouca luz natural), no DIALux, obtém-se uma iluminância média de 378 lux (também acima do valor mínimo) e uniformidade 0,35.
Com auxílio do luxímetro, foi possível também medir o valor da iluminância para este lo- cal (durante um período com pouca incidência de luz natural, com apenas um circuito ligado). Determina-se que a iluminância média, para o mesmo, é de 270 lux.
Usando uma lâmpada com 35W de potência, é possível obter uma iluminância média de 197 lux e uniformidade de 0,32, para o pior caso (sem iluminação natural), não necessitando de usar o outro circuito.
Assim, à poupança gerada pela redução de potência de algumas lâmpadas de 49W para 35W, soma-se a poupança gerada pela retirada do circuito de iluminação crepuscular ( do qual fazem parte 16 lâmpadas).
Figura 8.7: Distribuição dos Valores de Iluminância na Cantina para o caso B Atual - Legenda
8.11
Figura 8.8: Escala de cores, via DIALux
Quanto ao valor da uniformidade, é possível melhorá-lo, se se alterar a programação do GTC, ligando permanentemente as lâmpadas da terceira fila (as lâmpadas mais afastadas das janelas), em vez de estarem intercaladas, intercalar as da segunda fila em vez de estarem todas acesas e desligar as da fila mais próxima da janela.
Sala de Alunos (Polivalente)
O polivalente tem 223, 63m2e está equipado com 9 lâmpadas fluorescentes T5 de 35W, da cor
840.
Para este local, o valor de referência é de 200 lux.
Para o Caso A, no DIALux, obtém-se uma iluminância média de 294 lux, apenas um pouco superior ao valor de referência que é de 200 lux.
Na figura seguinte, é possível visualizar a distribuição destes valores.
Ainda para este caso, efetuou-se a medição com auxílio do luxímetro, obtendo-se 270 lux. Para o caso B (que está em funcionamento quando não há luz natural, devido ao sensor cre- puscular), o DIALux calcula uma iluminância média de 192 lux e uniformidade 0,36.
Não é possível baixar a potência das lâmpadas, uma vez que, no caso B, o valor está já ligei- ramente abaixo do limite.
8.2 Iluminação 61
Arquivo Geral
Este espaço, de 81, 32m2, não tem luz natural e conta com 6 luminárias do tipo MHPP 04 149
BE da EEE, com uma lâmpada fluorescente T5 de 49 W, da cor 840. O valor de referência para este espaço é 200 lux.
Figura 8.9: Arquivo Geral desenhado em 3D no DIALux - Legenda 8.11
Após análise no DIALux conclui-se que, atualmente, o arquivo conta com uma iluminância média de 199 lux e uniformidade de 0,25. O valor da iluminância foi confirmado, com recurso ao luxímetro, no qual se obteve 172 lux, não sendo possível baixar a potência instalada neste local.
Arrecadação Geral
A arrecadação geral, de 81, 47m2, que (há semelhança do espaço anterior), não tem luz natural,
conta com 8 luminárias do tipo MHPP 04 149 BE da EEE com uma lâmpada fluorescente T5 de 49 W da cor 840.
A sua iluminância média, obtida através do luxímetro é de 168 lux e no DIALux, é de 228 lux e o uniformidade 0,36. O valor de referência para este espaço é bastante inferior: 100 lux.
Usando a mesma luminária, com uma lâmpada de menor potência (35w) é possível diminuir a iluminância média para 134 lux.
Corredor (Circulação Piso -1 Corpo A)
Neste corredor, há iluminação do tipo permanente e por intervalo, sendo necessário analisar os dois casos.
Durante os períodos com mais movimento, de acordo com a programação do GTC, estão acesas 30 lâmpadas de 35w, nos quais, através do DIALux, foi possível concluir que este espaço fica com uma iluminância média de 278 lux, sendo bastante superior ao recomendado (100 lux) e com uniformidade de 0,30.
Durante os períodos de menor circulação, dessas 30 lâmpadas apenas estão em funcionamento 15. Fazendo o cálculo da iluminância no software, obtemos o valor de 140 lux, o qual foi confir- mado com o luxímetro, obtendo-se 165 lux.
Através desta última simulação, percebe-se que é prescindível o uso do circuito de iluminação por intervalo que engloba 15 lâmpadas.
Circulação Piso -2 Bloco B
Esta zona de circulação, de 6, 87m2, dá acesso às cisternas do piso -2 do Corpo B.
Após proceder à análise do espaço no DIALux, verifica-se que este espaço tem uma luminância de 165 lux e uniformidade de 0,56. Foi referido acima que, para zonas de circulação o valor de iluminância média recomendado no manual da parque escolar é de 100 lux. No entanto, este espaço é dotado de escadas, pelo que a recomendação passa a ser 150 lux. Assim sendo, não é possível reduzir a potência das lâmpadas, já que o valor real apenas se encontra aproximadamente 9% acima.
Corredor Circulação Piso 0 Bloco A
Neste espaço, temos dois circuitos: um de ligação permanente, constituído por 12 luminárias com 35w de potência, e um de ligação por intervalo, onde, além dessas 12 luminárias, ficam ativas 11 do mesmo tipo.
No primeiro caso, analisando teoricamente no DIALux, obteve-se uma iluminância média de 134 lux e no segundo, onde os 2 circuitos estão ativos, de 255 lux. O valor da iluminância, no primeiro caso, foi confirmado com recurso ao luxímetro onde se obteve 170 lux.
Para este espaço, aconselha-se um valor de 100 lux, não se verificando a necessidade de haver utilização do segundo circuito. Assim, esta proposta resultará na desativação do segundo circuito, nas respetivas três horas diárias de uso.
Laboratório de Química
O manual de projeto de instalações técnicas da Parque Escolar, recomenda que este espaço tenha uma iluminância média de 500 lux.
No DIALux, é possível verificar, que este espaço apresenta uma iluminância média teórica de 531 lux e uniformidade de 0,49. Assim sendo, verificou-se que não é possível reduzir a potência das lâmpadas do laboratório.
8.2 Iluminação 63
Figura 8.10: Distribuição da Iluminância no Laboratório de Química
Figura 8.11: Escala de cores, via DIALux
Recorrendo ao luxímetro, confirmou-se que este valor se encontra dentro dos limites recomen- dados numa situação com alguma (pouca) luz natural, obtendo-se um valor muito próximo de 590 lux.
Salas de Aula
Verifica-se que o sistema de iluminação presente atualmente nas salas de aula, de aproximada- mente 50 metros quadrados, é composto por 9 luminárias com 1 lâmpada T5 de 49w cada, gerando uma iluminância de 577 lux (medido com o luxímetro, é de 518 lux) . A distribuição dos valores
de Iluminância média pode ser visualizada na figura 8.12
O valor recomendado para uma sala de aula é 300 lux, respetivamente, encontrando-se os valores teórico e real, bastante acima. No entanto, se a sala de aula for usada por adultos ou tiver frequência noturna, o recomendado são 500 lux. Entende-se que a sala tenha sido projetada para este último valor. Por um lado, estes espaços podem passar a ser usados para aulas à noite e, por outro, a partir das 17h (principalmente de Inverno) já não há luz natural.
Se se reduzir a potência dessas lâmpadas para 35w, obtêm-se 399 lux, valor este, inferior ao desejado.
Gabinete (de psicologia)
Num gabinete, é recomendado uma iluminância média de 500 lux. No piso 0 do corpo A, existem vários espaços desta tipologia. Um dos estudados, denominado Gabinete de Psicologia,
tem 26,63m2, 3 janelas e 4 luminárias com uma lâmpada fluorescente cada do tipo T5 de 35W.
No DIALux, verifica-se que este espaço, tem, atualmente, uma iluminância média de 322 lux, sendo inferior ao nível recomendado. No entanto, é necessário ter em atenção as condições em que este valor foi determinado, antes de se decidir aumentar a potência das lâmpadas.
Ora, no DIALux, caso a iluminação não funcione por intervalos ou com recurso a sensores (crepuscular, por exemplo), todos os cálculos são feitos para o pior caso possível, ou seja, sem iluminação natural. Na prática, este é um dos espaços em que essa iluminação média será inferior ao valor teórico dado pelo software, na medida em que, estamos perante uma sala dotada de 3 janelas que é usada durante o dia.
Repetindo o cálculo tendo em conta esta situação, é possível verificar que a sala tem uma iluminância média de 477 lux, nos dias de céu encoberto e, para a luminosidade média de um dia, tem mais de 2000 lux. Assim, conclui-se que não é necessário aumentar a potência das lâmpadas.
Salas TIC
Numa sala onde computadores são usados com frequência é sugerido que a iluminância média seja de 300 lux para conforto e bem-estar do utilizador.
Uma das sala de TIC, situada no piso 1 do Corpo B, com 53, 68m2, tem 9 luminárias com uma
lâmpada T5, de 35W cada.
A iluminância média obtida no DIALux é de 317, valor dentro da margem dos 20% em compa- ração com o desejado. Tendo em conta a comparação entre este valor e o recomendado, decidiu-se não efetuar alterações ao sistema de iluminação deste espaço.
No entanto, existe uma sala de TIC, com a mesma tipologia mas que em vez de 35W, possui lâmpadas com 49W de potência. Para este espaço, a iluminância média obtida no DIALux é de 412 lux e, na realidade, com recurso ao luxímetro, num dia com pouca luz natural, é de 483 lux, isto é, um pouco acima do valor desejado. Assim, é possível reduzir a potência das lâmpadas para 35W, à semelhança da sala de TIC, primeiramente estudada.
8.2 Iluminação 65
8.2.1.1 Análise Económica
A troca da luminária, exigida por exemplo na troca de uma lâmpada de 35W para uma de 28W devido às respetivas dimensões, torna a solução inviável. O valor elevado que se obteria nesses casos é justificado pelo preço do equipamento e da mão de obra.
O retorno em alguns espaços é zero devido à respetiva solução passar por desligar um dos circuitos existentes ou, uma ou mais, lâmpadas.
O retorno económico da aplicação dessas propostas foi calculado, com recurso ao Microsoft Office Excel, de acordo com os conceitos e equações que se seguem.
Potência total consumida
O cálculo da potência total consumida em dado local, no caso de apenas um tipo de sistema de iluminação, é dado pela multiplicação entre o número de lâmpadas existentes nesse espaço e a respetiva potência.
PotenciaTotal(W ) = NoLampadas× Plampada(W ) (8.1)
Consumo Anual
O consumo anual desse espaço, pode ser calculado multiplicando a PotênciaTotal pelo número de horas por ano em que essa lâmpada está acesa. Nesta estimativa, foi tido em conta o uso diário e anual de cada espaço. Por exemplo, considerou-se que as luzes estão acesas durante 8 horas, 150 dias por ano numa sala de aula, enquanto que na cafetaria estão acesas durante 195 dias por ano. Por sua vez, nas arrecadações com pouca utilização, apenas se considerou uma hora por dia.
Considerou-se o ano letivo de 2016/17 e respetivas interrupções.
ConsumoAnual(kW h) = PotenciaTotal× noHoras/Ano (8.2)
Custo Anual
O Custo anual é dado pela multiplicação entre o Consumo Anual e o Preço e foi calculado tanto para a situação atual como para a solução proposta.
CustoAnual(Euros) = Preco×ConsumoAnual (8.3)
Poupança Anual
A poupança anual, foi calculada através da diferença entre o Custo Anual Atual e o Custo Anual da Solução.
PoupancaAnual(Euros) = CustoAnualAtual −CustoAnualSolucao (8.4)
Investimento
O investimento necessário para implementar a solução, foi calculado multiplicando o número de lâmpadas necessárias e o preço de cada uma.
De notar que, neste parâmetro, foi tido em atenção as lâmpadas que saem de serviço, ficando disponíveis para serem colocadas noutros espaços, não sendo necessário, desta forma, comprar o número total de lâmpadas essenciais, nos espaços que requerem redução de potência.
No mercado, a oferta de diferentes tipos de lâmpadas é grande. Decidiu-se pela marca OS- RAM, que se concluiu, após comparação com outras, ser a que tem a melhor relação quali- dade/preço. Todas as lâmpadas escolhidas são de classe A+.
Investimento(Euros) = (NoLamp× PrecoLamp) + (CustoLuminaria + MaodeObra)(8.5)
Retorno
Por fim, calculou-se o período necessário para o retorno que é obtido pela razão entre o Inves- timento e a Poupança Anual.
Retorno(Anos) = Investimento/PoupancaAnual (8.6)
Após fazer a análise económica para os possíveis espaços, concluiu-se que, devido ao retorno ser inferior a 6 anos, apenas é viável fazer alterações na iluminação de 10 espaços, os quais se
encontram resumidos na tabela 8.7com o respetivo retorno e poupança anual obtida pela solução
8.2 Iluminação 67
Tabela 8.7: Poupança total obtida através de redução de potência nos espaços com retorno econó- mico viável Custo Anual Atual (Eur.) Custo Anual Solução (Eur.) Retorno Económico (Anos) Poupança Anual (Eur.) a222 aprend.informal 26.79 16.07 0 10.72 B112 reprog 53.58 38.27 2.82 15.31 b111 loja conv 53.58 38.27 2.82 15.31
a-107 sala de musica 64.3 45.93 4.70 18.37
a30 sala prof. 43.06 34.45 0 8.61
a003 Circulação 27.36 0 0 27.36
a-103+a-102 circulação 84.58 0 0 84.58
b109 restaurante/cafetaria 156.15 79.1 0.40 77.06
b002 circulação 62.69 34.83 0 27.86
Assim, conclui-se que, através da implementação das 9 propostas, é possível poupar anual- mente cerca de 285 euros.
Destes espaços, os correspondestes aos códigos a-107, a222, b111, b112 e b002 não estão referidos no subcapítulo referente à Qualidade da Iluminação Atual. Todos eles foram sujeitos à mesma avaliação. A solução para eles proposta é, sucintamente, apresentada de seguida.
• a-107: Redução da potência das 12 lâmpadas de 49W para 35W;
• a222: Desativação de 2 lâmpadas, representadas por "1"e "2"na figura 8.13;
• b111 e b112: Redução da potência das 6 lâmpadas de 49W para 35W; • b002: Desativação do circuito correspondente à iluminação por intervalo.
Figura 8.13: Indicação Lâmpadas a Desligar - A222