Fernando Oscar Ruttkay Pereira

Increasing urban densification poses challenges to the integration of productive systems within the built environment, particularly with regard to urban agriculture on building façades. In this context, the availability of photosynthetically active radiation constitutes a limiting factor for plant development. This study aims to evaluate the potential for food production on urban façades based on the Daily Light Integral (DLI), using annual climate-based computational simulation. The research was applied to urban areas in the municipalities of Balneário Camboriú (SC) and Florianópolis (SC), characterized by high building density. The results were organized into classes of light suitability, enabling the development of a vertical zoning of façades. The analysis highlights the strong influence of urban morphology on light availability and, consequently, on the feasibility of façade-based agriculture. It is concluded that DLI can be incorporated as an environmental indicator in urban planning, expanding the role of solar radiation as a productive resource.

This study investigates the evolution of solar radiation accessibility in an urban context by analyzing past, present, and hypothetical future scenarios. Urban planning tools, including the Spacemate diagram, are employed to assess how urban morphology influences the availability of solar radiation. The case study is conducted in Florianópolis, Brazil, and the methodological framework integrates spatial mapping, historical and prospective scenario modeling, annual dynamic solar simulations, and a systematic evaluation of the resulting data. The results indicate that ongoing urban transformations have led to a substantial reduction in solar radiation availability per square meter of built area, particularly in high-rise and high-density developments. Compared to the 2003 scenario, reductions of up to 64% are observed in the projected future scenario. These findings highlight the urgent need to incorporate solar accessibility criteria into urban planning instruments to support climate-adaptive and energy-efficient cities. Integrating solar radiation parameters into urban regulations may help mitigate the negative impacts of excessive densification while promoting more sustainable patterns of urban development.

Nas fases iniciais do projeto, é crucial considerar entorno e clima para definir volumetria, orientação e aberturas, influenciando no aproveitamento da luz natural. Porém, simulações computacionais do desempenho lumínico são comuns apenas com consultorias em estágios finais. Assim, essa pesquisa objetiva avaliar a utilização da modelagem e simulação da luz natural como uma ferramenta para tomada de decisões nas etapas iniciais de um projeto arquitetônico, através do desenvolvimento de uma edificação vertical situada em área de adensamento urbano. O método analisa o percentual de visualização do céu pelo edifício e horas de incidência solar, usando Ladybug Tools e Grasshopper for Rhino. Os resultados guiam o projeto à melhor configuração para o aproveitamento da luz natural. Por fim, a comparação entre os pavimentos médios da volumetria máxima base, configurada apenas por parâmetros urbanísticos, e dessa volumetria após a otimização da geometria revelou maior acesso à iluminação natural.

Este estudo analisa a evolução da acessibilidade à radiação solar em Florianópolis, considerando cenários passados, presente e um cenário futuro hipotético. Utilizando ferramentas de planejamento urbano, como o Spacemate, avalia-se o impacto da morfologia urbana na disponibilidade de radiação solar. A metodologia envolve o mapeamento da região, modelagem de cenários históricos e futuros, simulações dinâmicas anuais e análise dos resultados. Os principais resultados mostram uma redução significativa da radiação solar disponível por metro quadrado construído, especialmente em edifícios altos e de maior adensamento, chegando a 64% menos em relação a 2003. Isso evidencia a necessidade urgente de incorporar a acessibilidade à radiação solar no planejamento urbano, a fim de promover cidades mais sustentáveis e adaptadas ao clima, por meio de estratégias que mitiguem os impactos negativos do adensamento excessivo.

A ausência de consideração adequada da acessibilidade à radiação solar nos planos diretores brasileiros reflete uma lacuna significativa no planejamento urbano. Este estudo propõe caracterizar a influência do crescimento urbano nesse aspecto. A metodologia adotada consiste na modelagem de um cenário real, focalizando a densidade média em Florianópolis, nos anos de 2003, 2013 e 2023. A altura das edificações é determinada por levantamento de campo e análise de imagens aéreas. Os resultados revelam uma queda de 8% na disponibilidade de radiação por metro quadrado na cobertura de 2003 para 2013 e 15% de 2023 para 2013. Para as paredes, observa-se uma diminuição de aproximadamente 9% de 2003 para 2013 e 12% de 2013 para 2023. Planejar a morfologia urbana do ambiente construído é uma questão fundamental para mudar para um ambiente urbano adaptado ao clima e que usa o clima como uma ferramenta para produção de energia de forma ativa ou passiva. Essas descobertas destacam a necessidade premente de incorporar a acessibilidade à radiação solar no planejamento urbano, visando promover cidades mais sustentáveis e saudáveis.

A luz natural recebida pela retina auxilia na sincronização do ciclo circadiano humano, influenciando o estado de alerta e a produtividade ao longo do dia. A maneira de estimar tal influência pode ser por simulação computacional ou medição. O objetivo foi realizar uma avaliação comparativa entre os valores de razão melanópica equivalente medida em ambiente real, em modelo em escala, e simulada computacionalmente. O método utiliza de medições de iluminância melanópica in loco de um modelo em escala reduzida, simultaneamente realizadas no ambiente real e posteriores simulações em modelo digital no programa ALFA. Embora as magnitudes variem, as linhas de tendência dos resultados do programa demonstram um comportamento similar. É importante considerar que o programa apresenta restrições quanto ao tipo de céu, distinguindo entre céu estático e real. Apesar disso, o ALFA se configura como uma ferramenta de direcionamento de projeto, pois permite ao arquiteto compreender como a edificação vai se comportar sob as condições de luz natural, e que estímulos o ambiente pode fornecer segundo as métricas do ciclo circadiano.

The potential of daylight harvesting is related to the building location. However, climatic zonings adopted by energy efficiency programs focus only on the thermal performance, neglecting important variables of the buildings’ luminous performance. This paper aims to investigate the relationship between the angle of solar incidence, the annual occurrence of clear sky, and the annual lighting energy consumption when daylight harvesting is practiced. The lighting consumption of a square floor space, orientated in the cardinal directions, was simulated for 20 Brazilian cities. The frequency of the 15 CIE sky types was determined for each city using weather files and the angle of solar incidence was calculated for each hour of the year. The analysis comprised graphical exploration, Pearson's correlation, and multiple regression. The sensitivity of the consumption to the other two variables could be perceived in the hourly but not the annual analysis. The correlation between annual consumption and latitude was more robust for the intertropical range, with increased consumption moving south, and varied significantly for each orientation. It was concluded that, although relevant, the variables are not representative of variations in annual lighting consumption for application in climate zoning.

A partir da descoberta de células da retina associadas ao funcionamento do ritmo circadiano conforme o padrão de luz recebido, não tão recente, os estudos acerca dos efeitos da iluminação na saúde vêm ganhando espaço entre os pesquisadores e profissionais no meio arquitetônico e da construção civil. A temática se encontra em uma fase embrionária, e na falta de um conhecimento mais consolidado em relação a realização do projeto luminotécnico com enfoque no ritmo circadiano, há a demanda de estudos acerca dos efeitos da iluminação no estado humano. Através de um estudo de caso, o objetivo foi investigar o efeito da dimensão dos ambientes e refletâncias superficiais no desempenho da iluminação circadiana. O método se divide em duas etapas, partindo da realização de simulações computacionais: avaliar o potencial circadiano das tipologias arquitetônicas referenciadas e verificar o impacto de critérios arquitetônicos no ritmo circadiano. O impacto da luz no ritmo circadiano difere entre os materiais, e com o aumento da profundidade, conforme a cor utilizada nas paredes, há variações nos valores da razão de iluminância melanópica pelos de iluminância fotópica. Além do material ideal ser definido conforme a influência desejada, a geometria e layout do ambiente afetam o impacto da luz natural no estado humano. A exploração destas variáveis fornece critérios que os profissionais da área podem aderir para o projeto de iluminação, visando maior produtividade e qualidade de vida aos seus usuários.

Por muito tempo, a iluminação foi vista apenas sob a perspectiva de atender às necessidades de iluminância, eficiência energética e conforto visual. Com a descoberta Ganglionares da Retina intrinsecamente fotossensíveis (ipRGCs) foi comprovado que a iluminação influencia na sincronização do ciclo circadiano humano. Esse corresponde ao período de 24 horas de luz e escuridão que o organismo regula suas funções fisiológicas e comportamentais. Entre os métodos que podem ser utilizados para quantificar a iluminância no espectro não visível, consta o uso de modelos em escala reduzida. Esse artigo busca validar o uso da maquete desenvolvida para representar a sala escolhida como estudo de caso da iluminância melanópica. Para isso foram realizadas medições com o aparelho espectrofotômetro em um ambiente real e outro em escala reduzida, com as mesmas características físicas e de refletâncias. Posteriormente foram comparados os resultados de iluminância melanópica e fotópica de ambos os modelos e verificado sua correlação através do software R Commander. Nos resultados constatou-se uma forte correlação entre ambos os modelos, superiores a 0,9. Isso ressalta o potencial do uso de modelos em escala reduzida para o estudo da iluminância melanópica.