Gestão de Conforto Ambiental em Edificações Sustentáveis

Unidade IIConforto Térmico

Prof. D.Sc. Ludmila Rodrigues de Morais

Tópicos Abordados

• Orientação dos ambientes• Caracterização do clima de Goiânia• Geomoetria de insolação:

– Insolação de fachadas– Haste– Sombra– Insolação de ambientes– Máscara

7.ORIENTAÇÃO DOS AMBIENTES

• EDIFÍCIO– Exposição mais desejável– Privilegiar áreas de maior permanência– Locar:

• de acordo com os percurso solar• condição dos ventos• levar em consideração os obstáculos

– Fachadas• insolação obtida através das cartas solares• maior insolação → inverno• menor insolação → verão

• Norte

– Orientação nobre – abrigo dos ventosdominantes no período do inverno e expostoaos ventos frescos no verão

– Várias fachadas “importantes” – estabelecercritérios de valores mais equilibrados (nãoperfeito)

Realizar sempre – estudo teórico do sol e daventilação

Considerações sobre disposição eorientação (higiene e salubridade)

RESIDÊNCIA

• Entrada e Acessos

– Orientação: livre (preferência zonas não nobres – nãohabitáveis e de pouca permanência)

• inverno – não muito frio• verão – não muito quente

– Iluminação: adequada

• Dormitórios

– Insolação: preferência matutina (E) (cuidado com o sol datarde (queima tecidos, tapetes, etc.);

– Próximo a sanitários;

– Cama:• Cabeça não próxima a janela (resfriado)• Não deve ficar encostado em paredes externas• Luz exterior não atinja diretamente os olhos• Não deve ser colocada entre duas paredes (indivíduo não respirar

o próprio ar).

• Lavatórios e banheiros (sanitários)

– Local discreto: recolhimento e intimidade;

– Reduzir ao máximo a transição de barulhos;

– Próximo a saídas e jardins;

– Ventilação:

• dentro para fora (vento - leva os odores e a umidade para fora);

• necessidade de renovação permanente de ar;

• 1 ½ reposição de volume de ar por hora.

• Escritório

– Orientação:

• qualquer uma

– cuidado – não muito frio no inverno e nem muito quenteno verão

– Observar se os ocupantes trabalham em casa

• Cozinha

– Ventilação: importante (cheiro não passar para os outrosambientes)

• de dentro para fora (tirar odor)

• não forte (apaga as chamas do fogão)

• 1 ½ reposição de volume de ar por hora

– Insolação: controlada

• cuidado para não bater sol na hora de cozinhar e lavar louça

– Localização:

• próximo a área de comer

• próximo a área de serviço

• “longe da entrada principal”

– Fogão: iluminar pelo lado esquerdo (cozinheiro ver o que está fazendo)(para destros)

• coifa – remove o cheiro da comida.

• Sala de Jantar

– Evitar insolação prolongada – área mais “fresca” (O ou E)

– Próxima a cozinha

• separada por copa ou corredor (bem ventilada → odor)

• Serviço

– Orientação: preferência oeste

• lava roupa de manhã e seca a tarde

– Próximo a cozinha

• Corredores

– Iluminação:

• preferência luz direta (se não indireta)

• “boa” (mais para corredores extensos – “deve ter pelo menos uminterruptor em próximo a cada extremidade”)

– Ventilação:

• exterior (mais para corredores extensos)

– Economia e eficiência

Casa em Portugal

Casa na Inglaterra

• Churrasqueira– Orientação:

• leste (churrasco geralmente após ao meio dia)

– Não esquecer da localização das mesas

• ninguém gosta de comer no sol, principalmente no verão, época

que esta prática é mais comum.

• Piscina– Insolação: preferência o dia todo

– Cuidado com o excesso de vento

• Campo e quadras– Orientação: norte-sul

• Janelas– Altas – insolação entra mais profundamente na edificação;

– Orientação Leste – Oeste → recebem luz frontal horizontal

durante o equinócio e com inclinação crescente no

solstício de verão;

– Orientação Sul – recebem pouca radiação solar e

somente perto do solstício de verão;

– Orientação Norte – recebem radiação solar rasante no

inverno e incidente no verão

• indicada para locais que necessitam de radiação solar durante

todo o tempo

• Sol e ser humano

– Saúde:• Ajuda a recuperar saúde

– Tratamento sol-ar (doenças)

– Raios ultra-violetas:• aumenta teor de iodo (glândulas tiróide)

• teor de ferro no sangue

• número de glóbulos vermelhos

• número de glóbulos branco

• Hemoglobina

– Falta de sol nas crianças causam doenças infantis:• Desenvolvimento insuficiente do sistema ósseo

• Falta de vitamina D(cicatrização e desaparição das inflamações)

– Imprescindível o sol para o ser humano, mas de forma limitada

8.GEOMETRIA DE INSOLAÇÃO

• Mensura os horários de insolação para distintas posições de paredes em

cada latitude em particular (diferentes orientações de fachadas);

• Determinação das sombras urbanas – importante pois as barreiras

causadas pela vizinhança pode alterar o horário real de insolação;

• Orientação das aberturas;

• Elementos transparentes e translúcidos da construção (permitem contato

com o exterior);

• Proteção solar – “brise-soleil” ou quebra sol – permite controle térmico

natural.

• Insolação de fachadas– Incidência solar nas fachadas de acordo com

a orientação. Exemplo para Goiânia.

1

24

3 3

1

24

1

24

3

• Alinha o nortes – plantae carta solar;

• Traçar uma paralela alinha da fachadaestudada cruzando ocentro da carta.

• Exemplo 01

FACHADASOLSTÍCIO DE

INVERNOEQUINÓCIO

SOLSTÍCIO DE VERÃO

01 6:30 – 17:30 6:00 – 18:00 -

02 6:30 – 12:00 6:00 – 12:00 5:30 – 12:00

03 - - 5:30 – 18:30

04 12:00 - 17:30 12:00 – 18:00 12:00 – 18:30

• Exercício de fixação – exemplo 2– Achar a insolação das fachadas da figura

abaixo para cidade de Goiânia/GO.

3

1

24

FACHADASOLSTÍCIO DE

INVERNOEQUINÓCIO

SOLSTÍCIO DE VERÃO

01 9:30 – 17:30 11:00 – 18:00 12:30 – 18:30

02 14:30 – 17:30 13:00 – 18:00 11:30 – 18:30

03 6:30 – 9:30 6:00 – 11:00 5:30 – 12:30

04 6:30 – 14:30 6:00 – 13:00 5:30 – 11:30

ATIVIDADE 01Achar a incidência solar em cada uma das fachadas do projeto segundo a orientação geográfica dada.

FACHADASOLSTÍCIO DE

INVERNOEQUINÓCIO

SOLSTÍCIO DE VERÃO

01 13:30 – 17:30 12:40 – 18:00 11:40 – 18:30

02 7:30 – 17:30 10:20 – 18:00 13:00 – 18:30

03 6:30 – 13:30 6:00 – 12:40 5:30 – 11:40

04 6:30 – 7:30 6:00 – 10:20 5:30 – 13:00

9. CLIMA DE GOIÂNIA

• Ventos predominantes

– Período chuvoso – Norte• Janeiro / fevereiro / outubro / novembro /

dezembro

– Período seco – Leste• Março / abril / maio / junho / julho / agosto /

setembro

– Velocidade média – 2,5 a 3,5 m/s (fraca)

• Clima – Apresenta duas características significativas

• Continentalidade – afastado do litoral• Regularidade do processo cíclico dos deslocamentos de

massas de ar – regime pluviométrico bem definido :– Estação chuvosa

» 5 meses com precipitação com 200mm mensais– Estação seca

» 3 meses praticamente secos» 2 meses de pouca chuva

– Composto por duas estações determinantes – não segue a divisão anual clássica

– Maiores temperatura anuais – Setembro (primavera)

• Temperaturas– Calor a tarde o ano inteiro– Frio durante a madrugada na estação seca

(maio, junho, julho e agosto)– Amplitude térmica (diferença entre a máxima e

a mínima em um dia)• Máxima (19°C) – Agosto (mês mais seco do ano)

assemelha ao clima desértico• Mínima (10°C) – meses úmidos

– Frio noturno – pode ser utilizado para reduzir a temperatura média interior (utilizado a séculos pelos povos árabes)

• Precipitação Pluviométrica/Unidade Relativa– 5 meses de chuva – 200 mm

• Novembro a março

– 1 mês de transição do período da água para a seca• Abril

– 1 mês de transição da seca para o de chuvas• Outubro

– 5 meses do período seco• 2 meses – maio e setembro com muito pouca chuva• 3 meses – junho, julho e agosto seco, principalmente

agosto

– Umidade Relativa (UR)• Acompanha o ritmo das variações da chuva, mas

ligeiramente defasado– chuvas diminuem rapidamente , a UR cai mais lentamente– Do período seco para as chuvas – UR aumenta no mesmo

ritmo do aumento das chuvas

UR – Valore médios que variam durante o diaValores máximos durante a madrugadaValores mínimos no meio da tarde

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

UR(%) 81 82 82 78 72 68 62 52 54 68 78 82

Prec.(mm)

234 210 198 110 30 5 10 3 36 143 237 271

ABNT 15220 – Parte 3• Zoneamento

bioclimático– Região geográfica

homogênea quanto aos elementos climáticos que interferem nas relações entre ambiente construído e conforto humano.

– O zoneamento bioclimático brasileiro compreende oito diferentes zonas, conforme indica a figura:

Diretrizes construtivas para a Zona Bioclimática 6 (Goiânia)

• Devem ser atendidas as diretrizes apresentadas nas tabelas 16, 17 e 18.

Fig.: - Carta Bioclim ática apresentando as normais

climatol ógicas de cidades desta zona, destacando a

cidade de Goiânia, GOFig.: Zona Bioclimática 6

• PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS DE GOIÂNIA

– Radiação Solar Global intensa e constante o ano int eiro; – Temperatura elevada e Umidade Relativa alta durante o período

chuvoso;– Amplitude Térmica Diária elevada, especialmente no período seco.

• Na latitude de Goiânia a diferença aproximada do tamanho do dia na época do solstício de inverno (junho) e o tamanho do dia na época do solstício de verão é de duas horas (assim o dia no solstício verão é maior do que o no solstícios de inverno);

• Mas durante o período chuvoso, embora os dias sejam maiores por ser verão, a insolação é menor (dezembro 161 h/mês) devido a grande nebulosidade da época. No período seco, característico do inverno na região de Goiânia, os dias são menores mas a nebulosidade é baixa, o que torna o período de insolação maior durante o dia (agosto 299 h/mês) ;

• A insolação efetiva, ou seja, o percentual da duração do dia com sol direto, na época seca, chega a ser de mais de 90%.

Goiânia - latitude sul 16º

• A figura ao lado define as posições limite do sol, ao meio dia demonstrando a assimetria quanto a insolação e a radiação solar existente entre as fachadas sul e norte.

– Em dezembro o sol atinge a fachada sul com um ângulo de incidência de 83º, que com a elevada nebulosidade encontrada no período (chuvoso) reduz o período de insolação direta nesta fachada;

– No solstício de inverno, em junho, o ângulo de incidência é bem menor (50º), mas com a baixa nebulosidade do período a insolação efetiva é bem maior, sendo superior a 90%.

DESEMPENHO TÉRMICO DA ENVOLVENTE DOS EDIFÍCIOS(Análise de resultados obtidos em trabalho de campo – Lúcia Mascaró e Juan Mascaró – 1992/UFGRS)

Carga térmica recebida pela envolvente das habitaçõe s térreas medidasO gráfico mostra que 72% (quase ¾) da radiação térm ica recebida (insolação) por um edifício é proveniente da cobertura e 28% (quase ¼) das parede s;A insolação recebida pelas paredes varia de 5,5 a 6h , tendo uma média geral de 6 horas de sol nas orientações Norte, Leste e Oeste;Já a cobertura (superfície horizontal do edifício) re cebe 12 horas de insolação em todas as orientações, ou seja, o dobro da carga térmica por radiação solar recebida por qualquer parede, mesmo a de pior orientação (situação crítica das coberturas);O atraso térmico das paredes das habitações estudad as varia entre 3h e 4,5h e o da cobertura é só de 0,5h;A altura do edifício não diminui a importância da i nfluência da cobertura nos consumos energéticos.

PAREDES28%

COBERTURA72%

ATIVIDADE 02

- Analisar os dados obtidos na tabela deorientação de fachadas.

- Avaliar se a orientação dos ambientesestão adequados com suas atividadesdesempenhadas.

• Haste– Encontrar na carta solar de Goiânia a Altitude

Solar e o Azimute dos seguintes dados:

Goiânia/GOLatitude 16 °41’ Sul

9:00 12:00 15:00

Solstício de InvernoA.S. = AZ =

A.S. = AZ =

A.S. = AZ =

EquinócioA.S. = AZ =

A.S. = AZ =

A.S. = AZ =

Solstício de verãoA.S. = AZ =

A.S. = AZ =

A.S. = AZ =

Centro carta solar

Ponto data e horário estudado

ALTITUDE SOLAR AZIMUTE

Azimute

Altitude Solar

Goiânia/GOLatitude 16 °41’ Sul

9:00 12:00 15:00

Solstício de Inverno

A.S. = 30°AZ = 49°

A.S. = 50°AZ = 0°

A.S. = 30°AZ = 311°

EquinócioA.S. = AZ =

A.S. = AZ =

A.S. = AZ =

Solstício de verãoA.S. = AZ =

A.S. = AZ =

A.S. = AZ =

Goiânia/GOLatitude 16 °41’ Sul

9:00 12:00 15:00

Solstício de InvernoA.S. = 30°AZ = 49°

A.S. = 50°AZ = 0°

A.S. = 30°AZ = 311°

EquinócioA.S. = 41°AZ = 75°

A.S. = 73°AZ = 0°

A.S. = 41°AZ = 285°

Solstício de verãoA.S. = 45°AZ = 107°

A.S. = 83°AZ = 180°

A.S. = 45°AZ = 253°

Azimute – localização solar

• HASTE - Exercícios de aplicação

Altitude solar

Sombra

hv

azimute

Sombra – sobreposição Equinócio15:00h

12:00h

9:00h

• Insolação de Ambientes

hv

ELEMENTOS DE PROTEÇÃO SOLAR

Exemplo de tipos diferentes de

proteções solares

Tipos horizontais :

Imagem Planta e corte Perfil de sombra Exempl o Características

Elementoshorizontais opacos são mais eficientes nas orientação sul e sudeste

As lâminas horizontais possuem a vantagem de permitir que o ar circule pela fachada

Os toldos têm as mesmas características que os elementos horizontais também pode ser opacos e retrátil.

Para a proteção dos meus baixos ângulos solares, as lâminas horizontais são muito eficazes

Plano sólido ou perfurado paralela à frente protege dos mais baixos raios solares

As lâminas móveis horizontais variam sua sombra em função de sua posição

Imagem Planta e corte Perfil de sobra Exemp lo Características

Fonte: Arquitectura y Clima.Manual de diseño bioclimático para arquitetos y urbanistas.Victor Olgyay .Pg 83

Tipos de proteção

Tipos verticais:

Proteções verticais são adequadaspara orientações leste e oeste.

Proteções vertical oblícuas na fachada produz uma separação asimetrica.A presença destes elementos na fachada previne a transmissão de calor.

As lâminas móveis podem sombrear eserem orientadas de acordo com aposição do sol

O módulo é uma combinação de tipos horizontal e vertical, sendo o seu diagrama de sombra resultante da superposição de ambos.

Os painéis sólidos modulares com planos verticais oblicuos produzem um perfil assimétrico

Protetor tipo módulo horizontal produzsombras variadas .Devido sua característicaé indicado para climas quentes

Desenho dos protetores solares• Definição do tipo de protetor

– controlar a insolação no ambiente– Aspectos que devem ser considerados:

• Eficiência• Plasticidade• Privacidade• Luminosidade• Ventilação• Visibilidade• Durabilidade• Custo de implantação e manutenção• Outros

• Passos– Definir horário e período do ano em que se quer

proteger o ambiente da penetração dos raios solares;

– Estudar a insolação da fachada a serem trabalhadas (gráfico solar) para identificar a proteção mais adequada.

– Fazer máscara das sombras das outras edificações do entorno e das massas de vegetação.

α

γ

β

• Protetores horizontais

– Mais eficientes para grandes alturas solares

– Pode barrar a visibilidade exterior

– Redução da luminosidade

– Redução da ventilação

– Definir o menor ângulo vertical do período a mascarar.

– Definir desenhos

– Definir limite lateral do protetor horizontal – medidor de

ângulos verticais laterais

– Obter ângulo mínino determinado

• Protetores verticais

– Definir ângulo necessário ao

mascaramento da insolação

a ser protegida

– Construir aleatoriamente o

tipo de protetor desejado

(que atenda ao

sombreamento definido)