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Arquitetura bioclimática e suas estratégias para conforto ambiental e eficiência energética:

estudo de caso, Casa Polidoro

Julho/2019

ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 10, Edição nº 17 Vol. 01 Julho/2019

Arquitetura bioclimática e suas estratégias para conforto ambiental e

eficiência energética: estudo de caso, Casa Polidoro

Egle Custódio Borges – [email protected]

Gerenciamento de Obras II

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Uberlândia, MG, 26 de Junho de 2018

Resumo

O consumo mundial de energia vem crescendo gradativamente, segundo a EPE (Empresa de

Pesquisa Energética), de 2004 a 2016 houve um aumento de 39,77% no consumo de energia,

apenas no Brasil. Com isso percebe-se a necessidade de alternativas para a diminuição desse

consumo, principalmente em edificações residenciais, visto que lidera, em segundo lugar, o

uso de maior demanda. A partir deste cenário, o uso da arquitetura bioclimática nos projetos

de edificações é recomendado e cada vez mais utilizado, tornando-se um ótimo recurso para

geração de conforto e eficiência energética. O presente artigo visou, primeiramente, descobrir

as estratégias bioclimáticas sugeridas para a cidade de Uberlândia, a partir das características

climáticas da região. Através de pesquisa na norma NBR 15220 e do uso do software

Analysis Bio, verificou-se as estratégias de ventilação, aquecimento solar passivo, alta inércia

térmica, resfriamento evaporativo e aquecimento artificial sugeridas para a cidade.

Posteriormente foi realizado um estudo de caso em Uberlândia - MG, em uma edificação

residencial conhecida por Casa Polidoro, onde foram analisadas as estratégias utilizadas em

uma reforma recém realizada e pudemos observar o bom uso das estratégias bioclimáticas e

seu retorno positivo, não só para os usuários, mas para a cidade como um todo.

Palavras-chave: Conforto Ambiental. Arquitetura Bioclimática. Eficiência Energética. Casa

Polidoro.

1. Introdução

Em 2014, aproximadamente 77,20% da produção global de eletricidade foi obtida através de

fontes não renováveis, com apenas 0,9% de aproveitamento da energia solar (figura 1).



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Figura 1 - Produção mundial de eletricidade em 2014

Fonte: Elaboração EPE, com base nos dados publicados em REN 21 (2015)

As fontes renováveis de energia são mais limpas, altamente recomendadas por utilizarem

recursos inesgotáveis, como a radiação solar, biomassa, energia hidráulica, ventos, entre

outros. Porém, percebemos o baixo investimento nestas fontes, principalmente no caso da

eólica e da solar. Segundo Edwards (2005:53), estima-se que em 2050 o mundo utilizará o

dobro de energia e que grande parte dela será proveniente de combustíveis fósseis.

No Brasil esta situação não é diferente, segundo a EPE (Empresa de Energia Elétrica), o uso

industrial lidera a demanda de energia elétrica no país, seguido pelos usos residencial,

comercial (destaque para os ramos de metalurgia, fabricação de produtos de borracha, plástico

e automotivo) e finalizando pelos pequenos estabelecimentos.

Infelizmente, são diversas as consequências para o alto uso de combustíveis fósseis,

principalmente os efeitos ocasionados pelo efeito estufa, como as mudanças climáticas,

elevação do nível do mar, alteração do ecossistema e as chuvas ácidas. Através deste cenário,

surge a necessidade de mudança, de práticas sustentáveis com menor emissão de poluentes,

materiais sustentáveis e novas tecnologias, como é o caso do ramo da construção civil e

arquitetura, visto que passamos ao menos 80% de nossas vidas no interior de edificações,

segundo Edwards (2005:113). A busca por investimento em soluções ecologicamente corretas

está tornando as edificações mais visadas e reconhecidas, além de proporcionar um ambiente

mais prazeroso de se estar.

A utilização da arquitetura bioclimática vem sendo aplicada como solução para minimizar

estes impactos, atuando como partido de projeto, principalmente pelo conceito de harmonia

entre edificação, material e clima local, diminuindo o consumo de energia e proporcionando

ambientes agradáveis e sadios.

‘‘As exigências em relação ao conforto ambiental por parte da população são

crescentes. Porém, as soluções de condicionamento artificial, além de serem

utilizadas de forma arbitrária, são altamente consumidoras de energia e por isso

devem ser repensadas. A arquitetura bioclimática se apresenta como uma das



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soluções, pois estuda as características climáticas do local e seus efeitos sobre a

edificação para que as soluções e critérios de projeto gerados sejam mais eficientes

tanto do ponto de vista do conforto térmico quanto do uso de energia.’’ (ROCCA,

2011:35).

No intuito da arquitetura bioclimática como solução:

“O objetivo do projeto de Arquitetura Bioclimática é prover um ambiente construído

com conforto físico, sadio e agradável, adaptando ao clima local, que minimize o

consumo de energia convencional e precise da instalação da menor potência elétrica

possível, o que também leva à mínima produção de energia.’’ (CORBELLA E

YANNAS, 2003:39).

Igualmente vemos em:

‘‘A arquitetura bioclimática busca maior integração, adaptando-se ao seu ambiente

físico, sócio econômico e cultural, através do uso de materiais locais, técnicas e

formas tradicionais, reduzindo o impacto ambiental e o consumo energético em todo

o seu processo de construção.’’ (SERRADOR, 2008:57).

Considerando a utilização da arquitetura bioclimática como premissa do projeto arquitetônico,

Gonçalves e Duarte (2006) afirmam que o projeto deve contemplar o estudo de oito tópicos,

que vão de análise da orientação solar ao detalhamento de esquadrias, ainda diz que:

‘‘Todos esses aspectos do projeto vistos em conjunto exercem um impacto no

desempenho térmico do edifício, por terem um papel determinante no uso das

estratégias de ventilação natural, reflexão da radiação solar direta, sombreamento,

resfriamento evaporativo, isolamento térmico, inércia térmica e aquecimento

passivo. O uso apropriado de uma dessas estratégias, ou de um conjunto delas, por

sua vez, vai ser determinado pelas condições climáticas, exigências do uso e

ocupação, e parâmetros de desempenho’’. (GONÇALVES E DUARTE, 2006).

Os pontos de vista sobre a arquitetura bioclimática pelos autores acima descritos, nos alertam

para a existência de estratégias que possibilitam a adequação das edificações frente ao clima e

características locais, como também evidenciam a importância dos profissionais da área da

construção, principalmente os arquitetos, sendo cada vez mais responsáveis em promover a

consciência ambiental em seus clientes, optando assim por soluções de menor impacto

ambiental e maior vida útil.

2.Objetivo

O objetivo do presente trabalho constitui em identificar as estratégias bioclimáticas sugeridas

para a cidade de Uberlândia, a partir de dados climáticos locais, e demonstrar a aplicabilidade

dessas estratégias em um estudo de caso realizado em edificação residencial, denominada por

Casa Polidoro, localizada na cidade de Uberlândia, Minas Gerais.

3. Justificativa

Diante da atualidade, percebemos, dentre todas as edificações, o uso residencial como um dos

usos principais em demanda energética, e que tende a crescer cada vez mais, considerando o

déficit habitacional em 2013 estimado em 5,846 milhões de domicílios segundo a Fundação

João Pinheiro (FJP) e o Centro de Estatística e Informações (CEI). Mediante estes dados e

considerando os diversos aparelhos que compõem o consumo médio mensal, visamos destacar



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as soluções, pretendendo minimizar a alta taxa de gasto energético nesse setor, como também

proporcionar um ambiente mais integrado com o ambiente, utilizando seus recursos da melhor

maneira, promovendo maior conforto aos usuários.

4. Método Empregado

O desenvolvimento do artigo se deu inicialmente através de pesquisas bibliográficas, livros,

dissertações e publicações em sites sobre os temas arquitetura bioclimática, estratégias

passivas bioclimáticas e eficiência energética em edificações. A partir dos dados obtidos foi

realizada pesquisa na norma de desempenho térmico de edificações NBR 15220 e utilizado o

software Analysis Bio para definição das estratégias para edificações na cidade de

Uberlândia.

Após descoberta das estratégias, foi realizado estudo de caso de uma edificação recém

reformada, a qual adotou estratégias para conforto ambiental e soluções sustentáveis, onde foi

possível observar em prática e analisar as diversas alternativas de integração entre edificação

e ambiente.

A coleta de dados da Casa Polidoro ocorreu entre o período de 22/02/2018 à 26/02/2018. Foi

necessário primeiramente uma reunião com a arquiteta responsável, a qual nos informou

todos os detalhes do projeto e reforma, assim como o histórico da edificação, posteriormente

foi realizada visita no local, onde pudemos obter mais informações, visualizando as

melhorias, catalogando fotografias e entrevistando os moradores.

5. Zonas Bioclimáticas

Conforme a norma de desempenho térmico de edificações NBR 15220, o Brasil foi dividido

em 8 zonas bioclimáticas a partir de climas similares (figura 2). Com esta divisão, Olygay

(1968) formulou uma carta bioclimática, posteriormente adaptada por Givoni, a qual utiliza

dados climáticos para criação de normais climatológicas para os meses do ano.

A carta bioclimática adaptada é composta por diversos campos, variando de A a L, e cada um

possui uma estratégia específica para adequação das edificações frente ao clima em que estão

inseridas, com exceção do campo E, não necessitando de nenhuma adequação, sendo

considerado como zona de conforto térmico. A partir da figura 3, observamos as cidades

pertencentes à zona 3, em específico a cidade de Florianópolis (SC), onde podemos constatar

as variantes anuais, com suas normais climatológicas inseridas nos campos B, C, F, E, I e J,

gerando como estratégias passivas de condicionamento térmico a ventilação cruzada no verão,

aquecimento solar e vedação interna da edificação pesada no inverno.



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Figura 2 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro Figura 3 - Carta bioclimática zona 3 com normais climatológicas

Fonte: NBR 15220 Fonte:NBR 15220

Ao analisar a norma brasileira citada, não pudemos classificar a cidade de Uberlândia como

pertencente a uma zona específica, pois a mesma não está incluída na listagem das 330

cidades de climas classificados pela norma. Portanto, para a elaboração da carta bioclimática

da cidade de Uberlândia foi utilizado como ferramenta o software Analysis Bio, produzido

pelo Laboratório de Eficiência Energética em Edificações da Universidade Federal de Santa

Catarina, o qual foi alimentado manualmente por dados obtidos pelo Instituto de

Meteorologia (INMET) referentes ao período de 1º de junho de 2017 à 31 de maio de 2018.

5.1 Carta Bioclimática de Uberlândia

A partir de dados como temperatura máxima, mínima, média, umidade relativa do ar e

pressão atmosférica foi gerada a carta bioclimática da cidade de Uberlândia (figura 4). Nela

percebemos grande porcentagem dos meses em zona de conforto, contudo, alguns estrapolam

a zona 1, ocupando zonas passíveis de estratégias para adequação, como as zonas de

ventilação, aquecimento solar passivo, alta inércia térmica, resfriamento evaporativo e

aquecimento artificial.



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TBS [°C]

TBU [°

C]

U [

g/k

g]

UR [%]

UFSC - ECV - LabEEE - NPC

Figura 4 - Carta Bioclimática de Uberlândia

Fonte: Dados gerados pelo software Analysis Bio (2018)

6. Estudo de Caso

A área de estudo de caso (figura 5) se encontra na cidade de Uberlândia, Minas Gerais,

inserida no bairro Vigilato Pereira, próxima ao centro, estabelecimentos comerciais e duas

importantes vias para a cidade, Avenida Rondon Pacheco e Avenida Nicomedes Alves dos

Santos.



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Figura 5 - Localização Casa Polidoro

Fonte: Elaborado pela autora

A Casa Polidoro é uma edificação residencial unifamiliar que necessitava de reformas por se

tratar de uma edificação antiga da década de 80, continha uma planta obsoleta e não atendia

os novos usuários, um casal de meia idade. A casa anterior à reforma (figura 6) possuía

muitas divisões entre ambientes, o que limitava as funções e a liberdade de layout, além disso

a incidência solar no interior era pequena, pois as esquadrias antigas não permitiam uma boa

entrada do sol. Deste modo, para a reforma a arquiteta responsável pelo projeto arquitetônico

propôs medidas adequando os ambientes para novos usos e funcionalidade para nova

dinâmica dos usuários, implicando o mínimo de impacto ambiental, aproveitando o possível

dos resíduos existentes e integrando a edificação ao máximo com o ambiente e clima local.



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Figura 6 - Planta térreo anterior à reforma

Fonte: Acervo da arquiteta Mairla Melo (2018)

Conforme projeto abaixo (figuras 7 e 8), a nova proposta contemplou integração de

ambientes, conjugando salas e cozinha, acréscimo de lavabo na entrada social, alteração da

área de serviço, de forma que não ficasse visível aos convidados, ampliação da suíte criando

um closet para o casal, criação de circulação interna coincidindo diretamente na área de lazer,

aos fundos da residência, onde foi idealizado um espaço gourmet. Nesta mesma área, aos

fundos, foi criado um espaço superior com uma biblioteca e terraço jardim, onde o acesso se

dá por uma escada helicoidal na lateral, permitindo, dali, uma vista privilegiada da cidade,

além de servir para contemplação do jardim vertical instalado no muro lateral.

A edificação foi reformada em 2017, com início no dia 12 de junho e fim no dia 01 de

dezembro do mesmo ano. As estratégias adotadas como partido de projeto foram primordiais

para o melhor aproveitamento dos recursos naturais.



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Figura 7 - Planta térreo após reforma

Fonte: Desenho produzido pela arquiteta Mairla Melo (2018)

Figura 8 - Planta mezanino

Fonte: Desenho produzido pela arquiteta Mairla Melo (2018)

6.2.1 Estratégias Bioclimáticas Adotadas

6.2.1.1 Estratégia do Sistema de Resfriamento Evaporativo

A estratégia de resfriar o ambiente é ideal para clima seco, mediante isso o terraço jardim

localizado acima da área gourmet (figura 9) colabora nesta função. Para a execução do



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mesmo, foi necessário reforço estrutural nas vigas e laje existentes, possibilitando as camadas

de impermeabilização, drenagem, terra e vegetação, as quais realizam o importante papel de

interceptação da radiação solar e retenção da água, fazendo com que ela evapore e,

consequentemente, ocorra a diminuição da temperatura, gerando um microclima agradável no

entorno.

Próximo ao ateliê e espaço gourmet foi instalado um jardim vertical no muro lateral (figura

10). Esse é composto por vasos de plantas naturais pendurados em tela, fixados em alvenaria,

embelezando o ambiente e propiciando, igualmente ao terraço jardim, um ambiente de

temperaturas mais amenas.

Figura 9 - Terraço jardim Figura 10 - Jardim Vertical

Fonte: Dados produzidos pela autora (2018) Fonte: Dados produzidos pela autora (2018)

6.2.1.2 Estratégia do Sistema de Ventilação

Foram propostas novas aberturas para ventilação, com vãos amplos e janelas altas do tipo

maxim-ar, facilitando a entrada do ar e possibilitando a ventilação cruzada, renovando o ar

como um todo e eliminando o calor do ambiente mais facilmente.



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Figura 11 - Vista lateral direita da residência Figura 12 - Vista lateral esquerda da residência

Fonte: Dados produzidos pela autora (2018) Fonte: Dados produzidos pela autora (2018)

“ Nas edificações, a iluminação artificial é uma das maiores fontes de consumo de

energia, muitas vezes se equiparando ao aquecimento, e chega a representar quase a

metade de toda a energia elétrica consumida. A forma mais econômica de reduzir a

energia utilizada para iluminação artificial é tirar o máximo proveito da iluminação

natural” (EDWARDS, 2005:69).

Isto posto, as novas aberturas, além de gerar ambientes bem ventilados, propiciam também a

iluminação natural, poupando gastos desnecessários com iluminação artificial.

6.2.1.3 Estratégia do Sistema de Aquecimento Solar Passivo

Foi proposta uma única abertura para a fachada oeste da edificação no térreo, devido ao fato

de ser a fachada com maior incidência solar durante o ano. Nesta abertura ocorre o

aquecimento solar indireto, que, através da grande exposição ao calor durante o dia, absorve o

mesmo, e irradia para o interior durante a noite. Além da suíte do casal presenciamos também

abertura para o norte na biblioteca ao lado do terraço jardim.



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Figura 13 - Suíte do Casal com porta lateral

Fonte: Dados produzidos pela autora (2018)

6.2.2 Estratégias para Eficiência Energética Adotadas

6.2.2.1 Sistema de Captação de Energia Solar

Novos coletores solares foram instalados no telhado da fachada norte (figura 14), por ser a de

maior incidência solar durante os dias. O funcionamento do sistema inicia pela água descendo

pela caixa d´água, passando pelas placas aquecidas pelo sol, que por sua vez é aquecida,

sendo armazenada no reservatório térmico, pronta para uso. Esta estratégia é utilizada em

larga escala pela população, pois o investimento é mais acessível, tornando-o compensatório

pela diminuição da conta de energia, visto que o chuveiro elétrico é considerado o “vilão” em

termos de consumo de energia elétrica residencial.

Figura 14 - Placas para aquecedor solar


6.2.4 Sistema de Captação e Armazenagem de Água Pluvial



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A captação da água de chuva acontece através de dois tanques, o primeiro (figura 15),

localizado próximo à área de serviço e o outro, próximo ao jardim vertical ao fundo da

edificação. Este sistema inicia pela tubulação fixada na lateral da calha do telhado, que

permanece fixada na alvenaria por abraçadeiras ao encontro do tanque. Cada tanque possui

um ponto para torneira que possibilita o uso da água acondicionada, principalmente para

limpeza de quintal e irrigação dos jardins.

Figura 15 - Tanque de água pluvial


Os dois tanques foram planejados para posteriormente bombearem a água armazenada para

uma segunda caixa d´água acima da laje, servindo de reutilização para os vasos sanitários, o

que economizará cerca de 10 litros por descarga utilizada.

7. Resultados

Além das estratégias tradicionais, cada detalhe foi pensado para que a edificação e suas

instalações fossem mais eficientes e não agredissem o meio ambiente. Antes mesmo da obra

começar os resíduos descartados foram prontamente reaproveitados em outro local. Foram

utilizados materiais mais duráveis, de melhor qualidade, prolongando as manutenções e

desperdícios. Apesar de a reforma ter propiciado clima agradável no interior da residência,

pensando nas épocas de calor intenso, foram instalados ares-condicionados do tipo Split com

selo A de eficiência energética do Procel (Programa Nacional de Conservação de Energia

Elétrica). No espaço gourmet ao fundo (figura 16) foi instalado fogão a lenha ecológico que,

por possuir uma tecnologia nova e design diferenciado, proporciona a redução do gasto de

lenha e diminuição da emissão de fumaça.



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Figura 16 - Espaço gourmet antes e depois da reforma

Fonte: Dados produzidos pela autora (2018) e arquiteta Mairla Melo

O telhado principal da casa, constituído de duas águas, foi trocado por telhas ecológicas,

feitas de fibras vegetais recicladas, que, com a inserção de uma manta, permitiu ainda mais a

diminuição da transmissão de calor externo para o interno. Novos jardins (figuras 18 e 19)

foram criados para aumentar a permeabilidade do solo, que antes era cerca de 5%, hoje chega

a 20%, propiciando a produção de pequenas hortaliças para consumo próprio. Novos

materiais foram utilizados para o piso externo (figura 17) e novas cores foram utilizadas nas

paredes, evitando a absorção excessiva do calor e ao mesmo tempo não permitindo

ofuscamento pela claridade.

Figura 17 - Corredor lateral antes e depois da reforma




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Figura 18 - Espaço posterior antes e depois da reforma


Figura 19 - Espaço frontal antes e depois da reforma


8. Considerações Finais

Percebemos, com os dados obtidos, que a arquitetura bioclimática surge como solução para a

atual realidade do país, considerando os diversos climas existentes, as cartas bioclimáticas

funcionam como ferramenta fundamental para melhoria do ambiente como um todo.

Segundo Edwards (2005:65:88), em teoria, a energia renovável pode satisfazer todas as

demandas energéticas da humanidade, a energia solar excede as necessidades do consumo

humano, ainda diz que três fatores fundamentais conduzem à maior eficiência energética nas

edificações: inovações tecnológicas, políticas públicas e o interesse dos próprios usuários,

bem informados.

Reconhecemos, assim como Edwards, que as inovações e novos materiais devem sempre

proporcionar durabilidade ideal, possibilitar o reaproveitamento no ambiente e produzir a

maior eficiência possível. As políticas públicas são essenciais para definições de

planejamento estratégico visando a qualidade, portanto os órgãos responsáveis devem se

voltar para propostas que diminuam o custo e incentivem a população a usar alternativas

ecologicamente corretas, que hoje em dia são economicamente inviáveis. Por fim, mas não

menos importante, ressaltamos o papel que arquitetos têm, principalmente em manter os



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clientes informados sobre o impacto de suas obras e promover no local um ambiente melhor

para os usuários e a cidade.

Referências

ARANTES, B. Conforto térmico em habitações de interesse social – um estudo de caso.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual Paulista. Bauru,

2013.

CORBELLA, O. E YANNAS, S. Em busca de uma arquitetura sustentável para os

trópicos – conforto ambiental. Rio de Janeiro: Editora Revan, 2003.

EDWARDS, B. O guia básico para a sustentabilidade. São Paulo: Editora Gustavo Gili,

2009.

GONÇALVES, J. C. S. e DUARTE, D. H. S Arquitetura sustentável: uma integração

entre ambiente, projeto e tecnologia em experiências de pesquisa, prática e ensino.

Ambiente construído, Porto Alegre, v. 6, n. 4, out/dez. 2006.

ROTTA, R. Desempenho térmico de edificações multifamiliares de interesse social em

conjuntos habitacionais na cidade de Santa Maria – RS. Dissertação (Mestrado em

Engenharia Civil) – Universidade Federal de Santa Maria. Santa Maria, 2009.

SERRADOR, M. E. Sustentabilidade em arquitetura: referências para projeto.

Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Universidade de São Paulo. São

Carlos, 2008.

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