Solar shading devices developed with parametric modeling and evolutionary algorithms

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cartana, Rafael Prado
Data de Publicação: 2016
Outros Autores: Pereira, Fernando Oscar Ruttkay
Tipo de documento: Artigo
Idioma: por
Título da fonte: PARC (Campinas)
Texto Completo: https://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/8647516
Resumo: Considering the importance of solar radiation control and daylighting admission on buildings performance, the solar control devices when properly used can significantly contribute to the comfort and energy efficiency in the built environment. At the same time can be highlighted in contemporary architectural production the growing influence of digital tools associated to the design process. In this context, this research aims to analyze the solar radiation admission and daylighting performance of solar control devices developed with parametric modeling and evolutionary algorithms. The methodology was organized in four steps: (1) parametric modeling of solar control devices; (2) computational simulations regarding the solar radiation admission and daylighting performance; (3) optimization using evolutionary algorithms and (4) analysis of shading masks generated by computational simulation. The computational tools used were: the parametric modeling suite Rhinoceros3D+Grasshopper, the environmental performance plug-in Diva-for-Rhino, the evolutionary algorithms tool Galapagos Evolutionary Solver and the solar geometry tools of the Ladybug plug-in. The results demonstrate that the developed elements were able to selectively control the  solar radiation admission and improve the daylight distribution in the analysis environment; highlighting respectively the importance of directional and horizontal components. Finally, in addition to the results of computational simulations, the shading masks shows that the solar geometry understanding is essential for solar control devices performance.
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spelling Solar shading devices developed with parametric modeling and evolutionary algorithmsElementos de controle solar desenvolvidos com modelagem paramétrica e algoritmos evolutivosSolar control devices. Solar radiation. Daylighting. Parametric modelling. Evolutionary algorithms.Elementos de controle solar. Radiação solar. Iluminação natural. Modelagem paramétrica. Algoritmos evolutivos.Considering the importance of solar radiation control and daylighting admission on buildings performance, the solar control devices when properly used can significantly contribute to the comfort and energy efficiency in the built environment. At the same time can be highlighted in contemporary architectural production the growing influence of digital tools associated to the design process. In this context, this research aims to analyze the solar radiation admission and daylighting performance of solar control devices developed with parametric modeling and evolutionary algorithms. The methodology was organized in four steps: (1) parametric modeling of solar control devices; (2) computational simulations regarding the solar radiation admission and daylighting performance; (3) optimization using evolutionary algorithms and (4) analysis of shading masks generated by computational simulation. The computational tools used were: the parametric modeling suite Rhinoceros3D+Grasshopper, the environmental performance plug-in Diva-for-Rhino, the evolutionary algorithms tool Galapagos Evolutionary Solver and the solar geometry tools of the Ladybug plug-in. The results demonstrate that the developed elements were able to selectively control the  solar radiation admission and improve the daylight distribution in the analysis environment; highlighting respectively the importance of directional and horizontal components. Finally, in addition to the results of computational simulations, the shading masks shows that the solar geometry understanding is essential for solar control devices performance.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.Universidade Estadual de Campinas2016-10-31info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionSimulationPesquisa Experimentalapplication/pdfhttps://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/864751610.20396/parc.v7i3.8647516PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção; Vol. 7 No. 3 (2016): The first decade of scientific dissemination of the journal PARC; 133-144PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção; Vol. 7 Núm. 3 (2016): A primeira década de divulgação científica da revista PARC; 133-144PARC Pesquisa em Arquitetura e Construção; v. 7 n. 3 (2016): A primeira década de divulgação científica da revista PARC; 133-1441980-6809reponame:PARC (Campinas)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPporhttps://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/article/view/8647516/15221Copyright (c) 2018 PARC Pesquisa em Arquitetura e Construçãoinfo:eu-repo/semantics/openAccessCartana, Rafael PradoPereira, Fernando Oscar Ruttkay2017-04-17T13:57:22Zoai:ojs.periodicos.sbu.unicamp.br:article/8647516Revistahttp://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parcPUBhttps://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/parc/oai||parc@fec.unicamp.br1980-68091980-6809opendoar:2017-04-17T13:57:22PARC (Campinas) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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