Determinação de fatores de sombreamento com recurso a modelos 3D

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carreira, Rafael Ferreira da Cruz
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/32041
Resumo: Tese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017
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spelling Determinação de fatores de sombreamento com recurso a modelos 3DFator de sombreamentoLiDARMétodo fotográfico fisheyeGanhos solaresTeses de mestrado - 2017Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e EnergiaTese de mestrado integrado, Engenharia da Energia e do Ambiente, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017O setor dos edifícios representa uma parte significativa do consumo elétrico mundial. Numa era em que se fala cada vez mais no conceito de sustentabilidade urbana, a contribuição deste setor pode passar por favorecer um design que consiga explorar o recurso solar, não só com vista à produção de energia, mas também como um meio para a diminuição do consumo elétrico. Uma das estratégias passivas mais atraentes é a incorporação propositada de elementos de sombra, para controlar os ganhos solares através de vãos envidraçados, tendo em conta as necessidades térmicas dos espaços. Esta modelação é feita com recurso ao cálculo do fator de sombreamento nas estações de aquecimento e arrefecimento. O objetivo desta dissertação é explorar procedimentos para estimar este fator, com o auxílio de duas abordagens inovadoras neste âmbito, comparando os resultados com os dois métodos previstos na regulamentação portuguesa, selecionando a metodologia mais fiável e económica neste contexto. As abordagens atuais para determinação do fator de sombreamento são enquadradas pela legislação portuguesa: i) uma metodologia de cálculo que envolve a contabilização de ângulos de obstrução para cada fonte causadora de sombra; ii) em alternativa, pode ser usado um sistema de atribuição de três classes de sombreamento, apoiada numa avaliação qualitativa no local do perfil de obstrução, denominada de regras de simplificação. Os métodos inovadores propostos consistem no cálculo do fator de sombreamento com recurso a um modelo 3D construído a partir de dados LiDAR e através da sobreposição de um diagrama solar em fotografias fisheye. Avaliando a precisão da metodologia fisheye, os resultados gerados apontam para erros relativos inferiores a 15% para as orientações mais relevantes, validando a aplicação deste método em situações onde os vãos envidraçados não possuem obstruções relevantes provenientes de palas verticais ou horizontais. Os dois métodos propostos nesta dissertação revelam uma precisão que lhes permite serem considerados para o cálculo do fator de sombreamento em edifícios, constituindo alternativas vantajosas do ponto de vista da análise do desempenho energético face à metodologia atual. O método fisheye é aquele que representa uma maior viabilidade económica que, associada a uma possível portabilidade para dispositivos móveis, pode trazer benefícios ao nível da certificação energética e tornar-se a referência no que toca ao cálculo do fator de sombreamento em edifícios.The buildings sector represents a significant part of the world's electricity consumption. At a time where the concept of urban sustainability is increasingly being a topic of discussion, the contribution of this sector may favor a design that can exploit the solar resource, not only as a way to produce energy, but also as a means to reduce the consumption. One of the most attractive passive strategies is the deliberate incorporation of shade elements to control solar gains through glazed spans, taking into account the thermal needs of the spaces. This modeling is accomplished using the calculation of the shading reduction factor in the heating and cooling seasons. The objective of this dissertation is to explore procedures to estimate this factor, with the help of two innovative approaches in this field, comparing the results with the two methods provided in the Portuguese regulation, selecting the most reliable and economic methodology in this context. The current approaches to determining the shading reduction factor are framed by the Portuguese legislation: i) a calculation methodology that involves the accounting of obstruction angles for each source causing shade; ii) Alternatively, a system of three shading classes can be used, based on a qualitative on-site assessment of the obstruction profile, called simplification rules. The proposed innovative methods consist of the calculation of the shading reduction factor using a 3D model constructed from LiDAR data and through the superposition of a solar diagram in fisheye photographs. Evaluating the accuracy of the fisheye methodology, the generated results point to relative errors of less than 15% for the most relevant orientations, validating the application of this method in situations where the glazed spans do not have relevant obstructions from fins or overhangs. The two methods proposed in this dissertation reveal a precision that allows them to be considered for the calculation of the shading reduction factor in buildings, constituting advantageous alternatives from the point of view of the energy performance analysis against the current methodology. The fisheye method is the one that represents greater economic viability that coupled with possible portability for mobile devices can bring benefits to experts in energy certification and become the benchmark for shading reduction factor calculation in buildings.Panão, Marta João Nunes OliveiraBrito, Miguel CentenoRepositório da Universidade de LisboaCarreira, Rafael Ferreira da Cruz2018-02-28T11:24:08Z201720172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/32041TID:201912031porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T16:25:58Zoai:repositorio.ul.pt:10451/32041Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:47:21.595979Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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