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Gestão de Conforto Ambiental em Edificações Sustentáveis

Unidade IConforto Térmico

Prof. D.Sc. Ludmila Rodrigues de Morais

Sustentabilidade

• É um conceito sistêmico que segundo o relatório de

Brundtland (1987), visa “suprir as necessidades de

gerações presentes sem afetar a habitabilidade das

gerações futuras de suprir as suas”, e estrutura-se me 3

pilares:

– Racionalização de recursos – econômico

– Coleta de resíduos – ambiental

– Qualidade de vida – social

O que é construção sustentável?

• Impacto do mundo construído no mundo natural

• Relacionamento do homem com o meio

ambiente

• Possibilidade de esgotamento dos recursos

naturais – preservação da vida no planeta

CONFORTO AMBIENTAL x SUSTENTABILIDADE• Insolação• Ventos dominantes• Características do entorno• Estudo de implantação• Espessura das paredes• Aberturas para ventilação• Materiais• Etc.

• Insolação• Ventos dominantes• Características do entorno• Estudo de implantação• Espessura das paredes• Aberturas para ventilação• Materiais• Etc.• Aspectos econômicos• Aspectos sociais• Aspectos culturais

Arquitetura Sustentável

• Deve ser uma síntese entre projeto, meio ambiente

e tecnologia, considerando os aspectos

econômicos, culturais e sociais.

Tópicos Abordados

• Contexto histórico• Conceitos fundamentais• Mecanismos de trocas térmicas• Comportamento térmico do organismo

humano• Macroclima, mesoclima e microclima• Ventilação

1.CONTEXTO HISTÓRICO

• Vitrúvio– Arquitetura - espaço habitável que deveria equilibrar 3 aspectos:

• Estruturais (solidez);

• Funcionais (utilidade) ;

• Formais (beleza).

• Arquitetura Contemporânea– Arquitetura - Espaço habitável que deveria equilibrar 4 aspectos:

• Estruturais;

• Funcionais;

• Formais;

• Preocupação com o conforto térmico e eficiência energética dosedifícios.

• Arquitetura Vernacular

– Geralmente aproveitavam as características desejáveis

do clima, evitando as indesejáveis. Ex.:

– Roma antiga

• Imperador Ulpiano criou o HELIOCAMINUS (lei que garantia ao

povo romano o direito ao sol);

• Calidarium - sistema para aquecimento de água;

• Ipocausto – sistema de aquecimento de ambientes (túneis

subterrâneos onde uma fornalha aquecia o ar, que aquecia os

ambientes);

Calidarium e Hipocausto

Roma: Túneis subterrâneos – aquecimento dos ambientes.

Integração da arquitetura e o sol

• Conforto térmico

– Preocupação básica desde os povo mais remotos.

• Ex: Pueblos, Povos de Roma, Norte da China (Honnan), Povos de Mesa Verde, Cidades Islâmicas (Iraque, Marrocos), Povos indígenas brasileiras, aldeias de pescadores e arquitetura portuguesa no Brasil.

Abrigo pueblos – Novo México EUA- clima quente e seco - aglomerações que lembram formigueiros gigantes com implantação junto a encosta pelo lado Norte reduz a insolação de verão e os ventos de inverno.

Os Pueblos

Pueblo Bonito (ruínas)

Pueblo Bonito (ruínas)

Mesa Verde - deserto do Colorado

• Construções protegidas do sol pelas encostas de pedra:

– Reduz a incidência direta dos raios solares no verão quente e seco.

– No inverno, a baixa inclinação do sol permite a incidência dos raios

solares. O calor armazenado durante o dia é devolvido durante o

período noturno, garantindo o conforto térmico.

Cidade de Mesa Verde - Colorado

• Período Gótico - até a idade das pedras:

– Arquiteto e artesão trabalhavam juntos;

– Concepção e construção simultâneas.

• Renascimento

– Invenção da perspectiva por Bruneleschi :

• Desvinculou o trabalho simultâneo entre arquiteto e artesão.

– Resultado: o arquiteto se afastou do rico vocabulário de

soluções arquitetônicas.

– Norte da China

• Edificações subterrâneas – clima severo com grande amplitude térmica:

– Clima mais ameno abaixo da superfície do solo;

– Vista da cidade de cima – pátios internos

Cidades Islâmicas

Aldeias Indígenas

Aldeias Pescadores

Aldeias Pescadores

Casas portuguesas com alpendre

• Revolução Industrial

– Utilização de novos materiais – aço, concreto armado (do Egito ao

século XIX até a Segunda Guerra Mundial persistiu a construção

com alvenaria de pedra no mundo ocidental);

– As grande mudança na Arquitetura devido as enormes

transformações industriais, econômicas e técnicas.

• Arquitetura Moderna (Internacional)

– Estilo Internacional – revolucionaram os conceitos de

arquitetura entre as duas grandes guerras com Le

Corbusier:

• Esqueleto estrutural;

• Terraço jardim;

• Pilotis;

• MODULOR – relaciona as proporções entre o homem e os

espaço arquitetônico projetado;

• Conforto Ambiental – arquitetos não tinham mais esta

preocupação.

Ministério da Educação e Saúde/RJ. Lúcio Costa e equipe. Fonte: (Bruand, 1999).

• Aplicação de conceitos de Le Corbusier

• Mies Van der Hohe – cria cortinas de vidro para edifícios de escritórios:

– Símbolo do poder eram verdadeiros edifícios-estufa, sofisticado e com grandes estruturas de

aço e concreto sem considerar os aspectos climáticos e culturais do local – ARQUITETURA

PROSTITUÍDA.

– Não adequação do edifício ao clima

• Grande utilização de ventilação e iluminação artificial

– Com a crise energética na década de 70 e o aumento

da população nos grandes centros urbanos na

década de 80 trouxe como alternativa a construção

de usinas geradoras de energia:

• Alto custo para a implantação;

• Grande impacto ambiental

• Impactos ambientais– Inundação– Poluição– Deslocamento de população.

• ALTERNATIVA:– Aumentar a eficiência no uso de energia.

• ARQUITETO E ENGENHEIROCabe a concepção do projeto que possibilite a execução de edifícios

mais eficientes, garantindo o conforto dos usuários e o uso racional de

energia.

• Arquitetura Contemporânea

– Preocupação com a melhoria da qualidade das

edificações, inclusive com o aspecto de conforto

ambiental;

– Edifícios eficientes:

• Conforto ao usuário;

• Uso racional de energia

– Adequação da arquitetura ao clima da região com a utilização

adequada da orientação e dos materiais de construção.

Exposição internacional de Sevilha –Expo92

Estratégias :

O edifício não deve incorporar grandes superfícies envidraçadas orientadas para as fachadas com maior exposição ao sol.

Aberturas reduzidas nas orientações menos favoráveis;

Sombreamento proporcionado pelos edifícios.

Utilização de vegetação para barrar entrada de sol.

A primeira vez em que se aplicou, em larga escala, o condicionamento natural dos espaços abertos.

Sombra proporcionada pelas pérgulas vegetais de cultivo hidropônico.

Instituto do Mundo Árabe (Jean Nouvel) forma de diafragma na fachada mais importante que lembra tapeçaria árabe - controlada eletronicamente a iluminação e a proteção contra o sol)

Shangai Bank (Norman Foster) elementosRefletores dentro e fora do edifício.Luz distribuída pelos diversos andares=maior qualidade do ambiente visual, menorconsumo de energia para iluminaçãoartificial.

Pavilhão Britânico

- Proposta de máxima adequação ao lugar;- Fachadas diferenciadas obedecendo as orientações solares.- Redução de ¼ de energia que seria utilizada com ar condicionado.

- Materiais com alta capacidade térmica.- Parede construída com tanques de

água para armazenar o calor.

Arquiteto:Nicholas Grimshaw

• Fachadas diferenciada– Utiliza diferentes dispositivos de resfriamento segundo a orientação. O edifício

funciona como um grande envelope que tem como objetivo criar condições mais favoráveis de conforto higrotérmico.

– Fachada principal• Fechamento de vidro de 18m de altura pelo qual desliza um véu d’água que

introduz resfriamento evaporativo ao ambiente. A água é bom beada num fluxocontínuo acionado por coletores solares (localizados na cobertura e que, aomesmo tempo, fornecem sombra).

• Sistema de sombreamento da cobertura - superfícies curvas como brisesperpendiculares à orientação norte –sul e placas de células fotovoltaicas quefornecem energia.

– Fachada Oeste• Materiais com alta capacidade térmica.• Parede construída com tanques de água para armazenar o calor ganho.

– Fachada Leste• Água em movimento/parede de água. Resfriamento evaporativo, parede vertical

de vidro com lamina de água.

Praça Europa – dispositivos de resfriamento evaporativo.

Acondicionamento dos espaços abertos

Nuvem de água produzida através de 1340 micronizadores instalados numa esfera 22m de diâmetro. Evapora 10 m3 / hora de água.

Cascata de água.

Técnicas Bioclimáticas:

A obstrução da radiação direta;Controle da radiação solar com coberturas (direta+difusa) e com confinamento (refletida): Praça bioclimática.

Nos espaços abertos é desejável o estabelecimento de velocidades do ar no plano de ocupação superiores às toleráveis em outros espaços, assim fica assegurada a efetividade da transpiração (evaporação rápida) e fica favorecido o intercâmbio convectivo ao aumentar o coeficiente de transferência pele/ar.

Lâminas de água com chafariz

PALANQUE

Cobertura de PVC branco (13% deTransmissividade).

Barreiras úmidas em todo seu perímetro – formados por uma combinação de cortinas d’água e micronizadores.

Cinco unidades de tratamento de ar, cada uma delas consta seção de esfriamento sensível e seção de esfriamento evaporativo.

Nuvem de água produzida por meio de 1340 micronizadores instalados numa esfera 22m de diâmetro. Evapora 10 m3/h de água.

Coberturas duplas e simples com regadora controlada (terminal ferroviário e palanque).

Lâmina de água.Tanques e cascatas. Cascata de 400m de comprimento e 6m de altura. 12 torres frias de 30 m. de altura situadas na avenida 11. Possuem na parte superior um elemento captador de brisas e proporcionam uma alta potência frigorífica.

Determinação de sombras projetadaspela cobertura: (pérgolas com jardineiras).Pavimentos resfriados.Esfriamento do ar através de dutosenterrados.– Tanques e lâminas d’água com e sempulverizadores de jato.Esfriamento evaporativo com unidadesde tratamento de ar convencionais.Esfriamento evaporativo por meio deevaporação de gotas in situ porconvecção natural (micronizadores emárvores ou sob pérgulas)Esfriamento evaporativo por meio deevaporação de gotas in (torres situ porconvecção forçada: frias, barreirasúmidas)

Hospital Rede Sarah – Salvador/BA

2.CONCEITOS BÁSICOS

• Conforto Ambiental

– sensação de bem estar do homem em relação com seu meio ambiente;

– melhores condições de vida e de saúde para o organismo em funcionamento;

– ausência de fadiga e de estresse de natureza física, térmica, visual, sonora e

emocional.

• Conforto Térmico na Arquitetura

– quando as trocas de calor entre o homem e o meio ambiente se realizam sem

maior esforço sem que haja sensação incômoda de frio ou calor, o indivíduo

encontra-se em sensação de conforto térmico; sua capacidade de trabalho é

então máxima e suas condições de saúde são, asseguradas.

Fatores e Elementos Climáticos• Fatores climáticos – determinam as condições do

clima. Divide-se em:

– Fatores climáticos globais – determinantes mais gerais

ou macro, como a:

• radiação solar

• latitude

• “longitude”

• altitude

• massas de ar, de água e de terra

• Radiação solar

– Energia transmitida pelo sol sob a forma de ondas

magnéticas, que atingem a Terra após serem

parcialmente absorvidas pela atmosfera.

– Sua intensidade depende da densidade e da pureza do

ar, e sua maior influência é sobre a temperatura do globo.

– A direção da radiação é função da posição do sol na

abóbada celeste segundo as épocas do ano (a detalhar

no estudo das cartas solares).

• Latitude– Determina a posição de um ponto na superfície terrestre em relação à

linha do Equador (ângulo de 0º a 90º, ao norte e ao sul do Equador);

– Quanto menor a latitude de um local, mais próxima do Equador, maior a

incidência do sol, maiores as temperaturas.

– Orientação norte e sul – é obtida medindo-se o ângulo entre o plano

equatorial e a reta que passa pelo ponto considerado

• “Longitude”

– Determina a posição de um ponto em relação ao Meridiano de

Greenwich (de 0º a 180º, a leste e a oeste do Meridiano), referem-se

mais à localização do que ao clima.

– Orientação leste ou oeste

• Referencial Meridiano de Greenwich (passa pelo observatório de mesmo

nome nas cercanias de Londres)

• Os meridianos consecutivos se “distanciam” em 15º, pois:

360 = 15º graus

24h = 1horas

• Características do clima de Goiânia/GO

– Latitude: (-) 16º41’sul

– Longitude: (-) 49º17’ oeste

• Altitude de 749m

– Refere-se à posição de um ponto em relação ao nível do mar.

– Exerce forte influência sobre a temperatura: quanto maior a altitude,

menor a temperatura do ar, mesmo em regiões de latitudes baixas.

• Massas de ar

– Atuam sobre o globo e resultam da diferença de

pressão e de temperatura na atmosfera.

– Seu movimento relaciona-se também com o

movimento de rotação da terra.

• Vento

– Influenciam as características de cada região.

Fatores climáticos locais – aqueles quecondicionam o clima local, como a:

• Topografia;

• Vegetação;

• Superfície do solo natural ou construída;

• Massas edificadas.

• Elementos climáticos

– Tem a propriedade de definir o clima, de fornecer as

características e os valores relativos a cada tipo de

clima (temperatura, umidade do ar, precipitações e

movimentos do ar específicos a aquele local).

– Obs.:

• Todos os fatores e elementos atuam em conjunto e cada um

deles é resultado da conjugação dos demais.

• Esta divisão tem finalidade metodológica e didática.

• A proporção entre as massas de terra e água também influenciam o

clima. A água absorve muito mais energia térmica do que a terra. A

camada de ar úmido que para sobre os oceanos tem a capacidade

de receber e reter calor. O hemisfério Norte, por exemplo, possui

menores massa de ar (maior continentalidade), portanto, invernos

mais frios que o hemisfério sul.

• Principais variáveis que determinam as condiçõesde conforto térmico de um projeto arquitetônico :

Variáveis climáticas :

Temperatura;

Umidade;

Velocidade do ar;

Radiação solar incidente.

Outras variáveis:

Sexo;

Idade;

Biotipo;

Nível de atividade

física;

Vestimenta;

Hábitos alimentares.

Temperatura das superfícies

(características térmicas dos materiais,

tais como: cor externa, espessura,

densidade,...);

• O conhecimento do clima, as exigências humanas de

conforto térmico, associados as características térmicas dos

materiais e premissas genéricas do partido arquitetônico

– Permite projetar edifícios e espaços urbanos que atenda as

exigências de conforto térmico.

• Racionalização do uso de energia

– Adequação da arquitetura ao clima

• Reduz ou evita o sistema de ar condicionado artificial – tanto para

aquecer quanto para refrigerar.

• Consciente intervenção arquitetônica -

aproveitar o que o clima apresenta de agradável

para amenizar seus aspectos negativos:

– Conhecimento do clima;

– Dados relativos ao meio ambiente externo;

– Mecanismo de trocas de calor;

– Comportamento térmico dos materiais;

• Edifício

– Resposta térmica ambiental conveniente

• Não quer dizer acréscimo obrigatório de custos na construção –

pode haver redução do custo de utilização e manutenção, além

de proporcionar condições ambientais internas agradáveis aos

ocupantes.

3.TROCAS TÉRMICAS

• Mecanismo de Trocas Térmicas

– Comportamento térmico das construções –

base conceitual de trocas térmicas;

– Melhor entendimento do clima;

– Homem e meio ambiente;

• Trocas térmicas

– Corpos com diferentes temperatura – o corpo mais

“quente” perde calor para o mais “frio” → calor

produzido – Calor Sensível

– Troca térmica com mudança de estado de agregação

(sem mudança de temperatura)

só a água: líquido para vapor

vapor para líquido

⇓

Calor envolvido – Calor Latente

Trocas térmicas entre o corpo e o meio

• Trocas Térmicas Úmidas

– Trocas térmicas que envolvem mudança de

estado:

• Evaporação;

• Condensação.

Qual o local mais úmido, os próximos à lagos (ou mares) ou floresta? Por que?

• A árvore evapora mais água do que um lago para o meio

ambiente – retira umidade do solo e é evaporado pelas folha;

• Ar – contém apenas uma certa quantidade de vapor d’água

(igual ou inferior ao peso do vapor saturante);

• Grau higronométrico – relação entre peso e vapor d’água

contido no ar, a uma certa temperatura, e o peso de vapor

saturante do ar a mesma temperatura.

4.COMPORTAMENTO TÉRMICO DO ORGANISMO

HUMANO E CONFORTO

• Homem – animal homeotérmico

– mantém temperatura interna sensivelmente constante

(37º – 36,1 a 37ºC)

– Estado de enfermidade

• 32ºC – limite inferior

• 42ºC – limite superior

• Metabolismo Humano

– Energia Térmica (fenômenos térmicos)

• Advém de reações químicas internas:

combinação do carbono (alimento)+

oxigênio (respiração)

Processo de produção de energia interna a partir de

elementos combustíveis orgânicos

⇓

Adquire energia

• Organismo humano

– Passa diariamente por diferentes processos:

• catabolismo – fase de fadiga fisiológica;

• esforço físico, muscular – trabalho de força (processo

metabólico normal)

• termo-higronométrica – relativa ao calor ou ao frio (trabalho

excessivo do aparelho termo regulador)

• nervosa – visual ou sonora

• anabolismo – uma fase de repouso

Atividades físicas e metabolismo respectivo

• Mecanismo Termorregulador

– Mantém a temperatura do organismo humano constante em ambientes

com condições termo-higronométricas;

– Para se equilibrar necessita de esforço extra – queda de potencialidade

de trabalho.

• baixo rendimento

– 20% - trabalho

– 80% - transforma em calor (dissipado pelo organismo → manter equilíbrio)

• Sensação de Conforto Térmico

– Perde o calor produzido pelo metabolismo para o meio ambiente, sem

recorrer a nenhum mecanismo de termorregulação.

• Pele

– Principal órgão termorregulador;

– Realizam as trocas térmicas;

– Regulada pelo fluxo sangüíneo que a percorre

(mais intenso → mais elevada a temperatura);

– Vasodilatação ou vasoconstrição;

– Transpiração – outro mecanismo de termorregulação.

• RESUMO – Mecanismo da trocas térmicas entre corpo e ambiente

músculos – se contraem ao efetuar trabalho mecânica⇓

produz calor (de acordo com o trabalho desenvolvido)

– Calor: é dissipado através dos mecanismos de trocas térmicas entre o

corpo e o ambiente

– Trocas secas → condução, convecção, radiação – calor sensível

(diferença temperatura corpo/meio)

– Trocas úmidas → evaporação – calor latente (mudança estado agregação

– suor)

– O organismo perde calor para o ambiente através do calor sensível e do

calor latente)

• Vestimenta

– Barreira para as trocas térmicas por convecção

(camada – dificulta as trocas por convecção e radiação);

– Clima seco – vestimenta adequada → mantém a umidade do organismo

pela transpiração;

– Funciona como isolante térmico – mantém a camada de ar mais ou menos

aquecida → isolante

– Adequar em função:

• da temperatura do ambiente;

• movimento do ar;

• calor produzido pelo organismo;

• umidade do ar (alguns casos);

• atividade exercida (alguns casos).

– reduz:

• ganho de calor relativo à radiação solar direta;

• perdas em condições de baixo teor de umidade;

• efeito refrigerador do suor;

• sensibilidade do corpo às variação de temperatura e velocidade do ar;

• resistência térmica – tipo de tecido, fibra e ajuste ao corpo (medida pelas trocas

secas);

• unidade “clo” = 0,155 m² ºC/W.

Resistência térmica de algumas vestimentas

Resistência térmica x Conforto

5.MACROCLIMA, MESOCLIMA E MICROCLIMA

• MACROCLIMA

– Quantificadas em estações meteorológicas;

– Descreve características de uma região em termos de sol, nuvens, temperatura, ventos, umidade e precipitações;

– Brasil – dados climáticos mais difundidos → normais climáticas publicadas pelo Instituto Nacional de Meteorologia.

• Radiação SolarPrincipal fonte de energia do planeta

⇓

Calor e Luz

• Movimento de Translação– Terra – trajetória elíptica em plano inclinado em relação

ao Equador 23º27’ – ângulo que define a posição dos trópicos

⇓

quantidade de sol distintas ao longo do ano(CARACTERIZA AS ESTAÇÕES)

Trópicos

Paralelos de latitude – 23º27’ norte (câncer) e 23º27’ sul (capricórnio),

que representam os dois limites do movimento aparente do sol em

sua trajetória ao redor da Terra.

Determinam os solstícios (21 de junho, 22 dezembro);

Equador

Paralelo a latitude 0º, em que o sol corta este plano nos equinócios

(21 de março, 23 de setembro);

Hemisfério Sula = Solstício

Invernob/c = Equinócioc = Solstício

Verão

Hemisfério Nortea = Solstício

Verãob/c = Equinócioc = Solstício

Inverno

• Equinócios

– Dia que da passagem do sol pelo plano do Equador, ou seja o sol

percorre a linha do Equador;

– Dia em que os raios do sol, ao meio dia, estão a 90º acima do

horizonte no Equador formando um ângulo de 90º com o eixo da Terra

– O dia e a noite são iguais em tempo, ou seja, tem a mesma duração.

O sol nasce às 6:00h e se põe às 18:00h

– Equinócio é uma palavra derivada que significa: noite igual;

– Dia que nenhum dos pólos se encontra inclinado em direção ao sol;

• Devido a isto, os raios do sol, iluminam a metade do globo bissectando todos os

paralelos;

– Nos pólos a situação é ligeiramente diversa, o sol nasce no horizonte

leste e faz um círculo no horizonte em 24 horas;

– Um dia após o equinócio vernal (equinócio da primavera), o sol sobe

um pouco mais alta e cai acima do horizonte no pólo norte, mas

desaparece do horizonte no pólo sul;

• Solstícios

– São os dias do ano em que a Terra se encontra de tal modo situado,

que a inclinação (cerca de 23º27’) do eixo polar está virado para o sol.

– Solstício de inverno (hemisfério sul)

• O Círculo Polar Antártico está sob a região que não é atingida pelo

sol;

• Trópico de Capricórnio – dias são mais curtos (inverno Hemisfério

Sul);

• Trópico de Câncer – dias mais longos (verão Hemisfério Norte).

• Carta Solar– Comportamento do sol (trajetória solar) – determina a

posição do sol de acordo como horário e período do ano (através da altura solar e do azimute)

Carta solar - 16°sul – Goiânia

• Programas:

– SunPath (UFSC)• Trajetória Solar.

(Disponível em http://www.labeee.ufsc.br/software/sunpath.html)

– Analysis Sol-Ar (UFSC)• Carta solar (trajetória solar e transferidor) e rosa

dos ventos de várias capitais do Brasil.(Disponível em http://www.labeee.ufsc.br/software/analysisSOLAR.htm)

(observar as diferentes cartas solares de acordo com a latitude dascidades)

• Posição do Sol

Definida pelos ângulos de altitude solar e azimute

⇓

variam pela hora do dia e período do ano

• Radiação Solar Direta

– Sua intensidade depende da altitude solar (γ) e o ângulo

de incidência em relação à superfície receptora (θ)

– Quanto menor a altitude solar

mais longo o trajeto da radiação através da atmosfera

⇓menor radiação superfície terrestre

⇓devido a dissipação atmosférica

(absorção da radiação solar pelo ozônio, vapores e partículas

contidas na atmosfera)

• Radiação Solar e Luz Natural

– Quantificáveis – mas varia de um instante para outro;

– Simplifica três modelos padrões para representar alguns tipos de céu• céu limpo – claro• céu parcialmente nublado – anisotrópico• céu nublado – isotrópico

• Luz Direta– ilumina uma superfície normal com 60.000 a 100.000 lux → valor

intenso para usar diretamente na área de trabalho;– introduz menor quantidade de calor por lúmen para o interior de um

edifício que as maiores das lâmpadas.

• Luz Difusa– Varia entre 5.000 e 20.000 lux (céu encoberto).

– Céu Limpo

• radiação direta predominante (sol)• radiação difusa – mais intensa ao

redor do sol e próxima aohorizonte

• Luz → céu e atmosfera – claros• Luminância – varia em relação ao

zênite, ao horizonte e à posiçãodo sol

– Céu Nublado• turvamento da abóbada celeste

⇓

o céu não está visível• radiação solar e luminância –

distribuição mais uniforme

– Céu parcialmente nublado• mais próximo da realidade

• Curiosidades

– Sol poente avermelhado• apenas a luz nesta freqüência consegue atravessar a camada

atmosférica;

– Cor azul do céu limpo• somente o comprimento de onda da luz azul no espectro sofrem

refração nas pequenas partículas existentes na atmosfera;

– Céu nublado• vapor de água suspenso no ar que reflete e refrata todos

comprimentos de onda em todas as direções, resultando em luzdifusa de cor branca na abóbada celeste.

• Temperatura

– Variável climática – mais conhecida e mais

fácil de medir;

– Varia na superfície da terra devido:

• o fluxo de grandes massas de ar;

• a diferente recepção da radiação solar de local

para local;

– Se a velocidade do ar é pequena

• o aumento da temperatura se dá pelos ganhos térmicossolares no local;

• a radiação solar atinge a superfície terrestre de formadistinta, de acordo com o tipo de:

– solo

– vegetação

– topografia

– altitude do local

– Se a velocidade do ar for alta

• a influência dos fatores locais na temperatura do ar ébem menor.

– Dados climáticos

Fornecem valores médios – temperatura média, mínima e máxima para cada período do ano

⇓

Proporciona ao arquiteto dados necessários para a identificação dos períodos de maior

desconforto

⇓

Importante intervenção a nível de projeto

Para uma mesma temperatura a sensação de conforto térmico varia de acordo com a

velocidade do vento e umidade do ar.

• Vento

– Região climática – pode existir variaçõessignificativas de direção e de velocidade domovimento do ar devido a diferenças detemperatura entre as massas de ar

⇓

provoca o deslocamento da área de maior pressão (ar mais frio e pesado)

⇓

área de menor pressão (ar quente e leve)

– Velocidade e direção dos ventos• medidos a 10 metros de altura nas estações

meteorológicas;• regiões abertas – longe de obstáculos urbanos (ar

sofre com a rugosidade da superfície);

– Ventos predominante de Goiânia :• Norte – outubro a fevereiro• Leste – março a setembro

– Projetista – conhecer a velocidade e as direçõesdos ventos (rosa dos ventos)

Frequência de ocorrência Velocidade predominante

Exemplo de Rosa dos ventosBrasília

• Umidade

– Pressão de vapor – variável climática mais estável aolongo do dia;

– Resulta:• evaporação da água de mares, rios, lagos e da terra;• evapotranspiração dos vegetais;

– Quanto maior a temperatura do ar:• menor densidade;• maior quantidade de água poderá conter;

– “Se o conteúdo de água evaporada é o maiorpossível para aquela temperatura – Ar Saturado”

⇓

Qualquer quantidade de vapor se condensará naforma de névoa, orvalho ou chuva.

– Umidade relativa do ar (UR)– percentual de vapor deágua contido no ar, menor que o máximo possívelpara aquela temperatura;

• UR aumenta com a diminuição da temperatura• UR diminui com o aumento da temperatura

– Locais úmidos – clima mais ameno– Locais seco – grande amplitude térmica diária

– Suor – a alta umidade relativa dificulta transpiração,aumentando a sensação de desconforto térmico

– Os dados de temperatura, umidade e ventosdevem ser trabalhados em conjunto

• possibilita o aproveitamento adequado das aberturas

• MESOCLIMA E MICROCLIMA

Mais próximo ao nível da edificação: o litoral, o

campo, as florestas, os vales, as cidades e as

regiões montanhosas;

• Mesoclima – recebe a influência de variáveis nas

condições climáticas locais:

– Vegetação

– Topografia

– Tipo de solo

– Presença de obstáculos naturais ou artificiais.

• Microclima – mais próximo da edificação

Pode ser concebido e alterado pelo arquiteto

⇓

O conhecimento do clima nesta escala é fundamental para o desenvolvimento do projeto

As particularidades climáticas observadas no local podem induzir a soluções arquitetônicas

adequadas.

• Radiação Solar

– Pode ser interceptada pelos elementos da vegetaçãoe da topografia local;

– Vegetação

• Com folhas caducas proporcionam sombra verão epassagem do sol no inverno):

• Locais arborizados – vegetação intercepta entre 60 a 90%da radiação solar (reduz temperatura do solo);

• Vegetação absorve parte da radiação solar para seumetabolismo – FOTOSSÍNTESE;

• Movimento do ar entre as folhas – retira grande parte docalor absorvido do sol (“sombra fresca”);

A RADIAÇÃO SOLAR contribui de forma

significativa para o ganho de calor em uma

edificação .

– Escala da edificação – transferência de calor pode ser

dividida em 5 partes principais:

• radiação solar direta (onda curta);

• radiação solar difusa (onda curta);

• radiação solar refletida pelo solo e pelo entorno (onda curta);

• radiação térmica emitida pelo solo aquecido e pelo céu (onda longa);

• radiação térmica emitida pelo edifício (onda longa);

– 1 e 2 – variáveis macroclimáticas;

– 3 – depende da característica da superfície refletora (albedo), maior albedo – maior capacidade da superfície refletir a radiação. Ex.: grama –albedo 0,2 (20% da radiação incidente é refletida);

– 4 e 5 – superfície recebe radiação solar, e emite radiação térmica – ondas longas.

• Temperatura

– Sol – aquece a terra e retém calor por muito mais tempo

que uma habitação convencional → Inércia Térmica

– Terra ganha ou perde calor se submetida a temperatura

mais alta e mais baixa respectivamente;

– Calor armazenado durante o dia pode ser útil a noite em

locais com grande amplitude térmica diária;

Arquiteto - deve tirar vantagem das propriedades de

inércia térmica para amenizar as temperaturas no

interior da edificação.

• Vento

– Alteram com a presença de vegetação, edifícios ou outrosanteparos naturais ou artificiais do local;

– Topografia – canaliza os ventos (desviar ou trazer para aedificação);

– A rugosidade da superfície influencia no movimento do ar;

– Velocidade do vento aumenta com a altitude (em geral)

– Cidade – obstáculos:

• Baixa velocidade dos ventos

• Maior turbulência e direcionalidade variável

– Campo → velocidade maior;

– Tamanho do obstáculo – influencia no gradiente vertical.

• Umidade

– Pode ser modificada mais próxima da edificação

⇓ ⇓

presença de água vegetação⇓ ⇓

refresca edificação umidece o ar - evapotranspiração- bom clima seco

– Gramado• reflete menor quantidade de radiação;• absorve calor para seu metabolismo(evapotranspiração – dissipação do calor por

convecção).

– Arquiteto – deve observar o comportamento davariável climática no local do projeto ao longo doano

• identifica época de maior desconforto• Importante na intervenção a nível de projeto

6.VENTILAÇÃO

QUAL A FUNÇÃO DA VENTILAÇÃO?– Proporciona renovação de ar no ambiente e controle

térmico do ambiente

• Renovação do ar - higiene geral (qualidade do ar)

• Resfriamento da construção – conforto térmico no verão (clima

temperado e quente úmido)

• Resfriamento do usuário através da convecção (fisiológico)

• Dissipação do calor

• Desconcentração de vapores, fumaça, poeira e poluentes

– Climas quentes e úmidos (variação de temperatura dentro da faixa de conforto

– Velocidade X distribuição do ar (depende da função e layout dos espaços

arquitetônicos

Como ele se forma?

Devido a distribuição desigual de calor resultante de

variações latitudinais e longitudinais de insolação; pois o

aquecimento diferenciado nas superfícies terrestre em

diferentes áreas do globo associado às diferenças de

pressão à superfície da Terra originam o vento.

• Fluxo de ar– Laminar– Turbulento

• Origem do vento

– Circulação vertical – provocada pela diferença de pressão

nas diversas áreas do globo terrestre;

– Circulação horizontal – produto da circulação vertical e do

movimento de giro da Terra: força de Coliolis.

Leonardo da Vinci (1452-1519) mostra o que poderá ter sido a primeira representação, com alguma realidade física, do escoamento em torno de um obstáculo claramente associável a um edifício alto e isolado.

• Ventilação– Renovação do ar de um local, por meios naturais e/ou

artificiais.

• Ventilação natural– Ventilação por meios naturais que não requerem sistema

mecânico.

• Meios ou sistemas naturais de ventilação– Aqueles nos quais a ventilação se produz

exclusivamente por forças de origem básica ou gravimétrica.

Uma construção para ser habitável, não pode ser estanque ao ar . (Blessmann)

• Ventilação sanitária– Substituição do ar de um local em quantidade e em

condições de velocidade, temperatura umidade e pureza, adequadas à vida e a atividade humana.

• Renovação do ar– Áreas molhadas – ventilação permanente controlada e

insolação obrigatória– Cozinha e banheiros – desejável que sejam ventiladas de

dentro para fora.

• Bem estar– Sensação agradável originada pela adequação as

condições climáticas ambientais (ou pelo acomodamento das mesmas).

• Comodidade ou conforto térmico

– Resultado da conjugação da temperatura, da umidade,

da velocidade do ar e da radiação térmica do ambiente,

que produzem nas pessoas situadas no mesmo,

sensação ou estado de bem-estar térmico.

• Vento predominante

– Aplicado a um lugar, e aquele que sopra com maior

intensidade.

O vento, resultada diferença depressão entredois lugares nasuperfície ou pordiferença detemperatura,como vistoanteriormente.

• Vento – se desloca do lugar de maior pressão para o de pressão mais baixa– Quanto maior a diferença de pressão maior será a velocidade.

– Barlavento ou Montante (incidência do vento)• Fachada positiva (sobre-pressão)

– Sotavento ou jusante (“escape do vento”)• Fachada negativa (sub-pressão)

• Rugosidade– Variação da altura nas edificações.

Velocidade maior em cima – ausência de obstáculos

• Gradiente de Vento– Efeito da rugosidade dos ambientes naturais e

construídos;– Gradiente do vento em função do sítio.

A forma dos corpos (edifícios) irão influenciar a face a sotavento,

e conseqüentemente sua “esteira ” ou “sombra de vento ”.

Ao aproximarmos do solo, percebe-se uma alteração neste comportamento, que decresce em relação ao solo, criando assim um gradiente de velocidade . Esse gradiente é influenciado diretamente pela rugosidade da malha urbana.

• Depende: deslocamento de ar através do edifícioaberturas (umas funcionam como entrada e outrascomo saída);

• Aberturas dimensionadas e posicionadas de acordo com o fluxo de ar adequado, para funcionarem como entrada e saída dos ventos;

• Fluxo entra e sai de acordo no edifício,dependendo da:

– diferença de pressão entre os ambientes internos eexternos (causada pelo vento ou pela diferença daintensidade do ar interno e externo, ou ambas);

– resistência ao fluxo de ar, proporcionadas pelasaberturas e/ou pelas obstruções interna;

– forma do edifício e suas implicações relativa a incidênciado vento.

• Ele é um fluido como a água e como tal, possui certas características;

• Sua origem tem a ver com a temperatura. O ar aquecido se expande, torna-se mais leve, menos denso e sobe, criando uma corrente de convecção. O ar frio é mais denso, mais pesado e tende a ocupar os espaços deixados vazios; esse deslocamento produz o movimento do ar, devido às diferenças de densidade;

• Onde há aquecimento do ar, origina-se uma área de baixa pressão, sendo de alta pressão a área onde o ar está mais frio;

• O ar se movimenta através de diferentes zonas de pressão, soprando sempre da área de alta pressão para a de baixa pressão – entrada e saída dos ventos.

• Mecanismos de ventilação natural dos edifícios

– Força dos ventos – movimentação do ar através dos ventos → Ação dos Ventos

– Diferença de intensidade → Efeito Chaminé

Efeito chaminé

Ação dos ventos

Efeitos do entorno das edificações

• Fluxo de ar interno

– Mais eficiente – área entrada menor• Entrada maior – o ar ocupará maior espaço e a velocidade será

menor• Bernoulli – com o estreitamente da saída aumenta a velocidade• Entrada menor – velocidade maior e espaço mínimo

Exemplos de fluxo de ar através de ambientes intern os vazios (em planta).

Fonte: Olgyay

Exemplos de fluxo de ar

através de aberturas

localizadas em

fachadas opostas (em

corte)Fonte: Olgyay

Exemplos de fluxo de ar

através de ambientes

internos parcialmente

divididos (em planta)Fonte: Olgyay

Fonte: Arquitectura y Clima.Manual de diseño bioclimático para arquitetos y urbanistas.Victor Olgyay .Pg 107(211)

Fonte: Arquitectura y Clima.Manual de diseño bioclimático para arquitetos y urbanistas.Victor Olgyay .Pg 108(215)

Efeito da vegetação

Exemplos de influência favorável à ventilação que a vegetação pode proporcionarFonte: Olgyay

Edifício orientado á 90°em direção as brisas sem vegetação Barreira mediana alta

Barreira mediana alta

Se colocado nessa posição obtemos um padrão semelhantes

Barreira alta

Barreira alta

Alteração do modelo de circulação de ar

através do paisagismo