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BRENDA RODRIGUES COUTINHO
AVALIAÇÂO DE CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES
NATURALMENTE VENTILADOS: UM EXEMPLO EM RESTAURANTE
UNIVERSITÁRIO
Campinas/SP
2014
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL, ARQUITETURA E URBANISMO
Brenda Rodrigues Coutinho
AVALIAÇÂO DE CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES
NATURALMENTE VENTILADOS: UM EXEMPLO EM RESTAURANTE
UNIVERSITÁRIO
Dissertação de Mestrado apresentada à Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Unicamp, para a obtenção do título de Mestra em Arquitetura, Tecnologia e Cidade, na área de Arquitetura, Tecnologia e Cidade.
Orientadora: Profa. Dra. Lucila Chebel Labaki.
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA BRENDA RODRIGUES COUTINHO, E ORIENTADA PELA PROFA. DRA. LUCILA CHEBEL LABAKI.
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Campinas/SP
2014
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RESUMO
No Brasil, a avaliação do conforto térmico é uma área que tem sido cada vez mais abordada pelos pesquisadores. As condições de conforto são regulamentadas por normas técnicas nacionais e internacionais, as quais indicam os parâmetros para que os usuários estejam em condição de conforto em função dos valores-limite de temperatura do ar, umidade do ar e velocidade do ar. Estes padrões também estão relacionados ao tipo de atividade exercida e à vestimenta utilizada. Os índices PMV – Predicted Mean Vote e PPD – Predicted Percentage of Dissatisfied adotados pela norma ISO 7730 (2005), são utilizados como meio de avaliação para o conforto térmico para ambientes termicamente moderados. A versão da ASHRAE 55 do ano de 2010 se baseia nas mesmas condições determinadas pela ISO 7730, mas incorporou pesquisas relevantes como a de DeDear, Brager e Cooper (1997), como o modelo adaptativo, o qual relaciona as temperaturas internas de conforto ao clima externo para ambientes naturalmente ventilados. Ambas as normas citadas não utilizaram dados provenientes de medições em restaurantes onde há uma carência literária sobre o assunto. Além disso, trabalhos como o de Humphreys (1976), Voltani (2009) e Maiti (2014) mostraram discrepâncias entre os votos de sensação térmica real e prevista, A proposta deste trabalho é a realização de um estudo do conforto térmico em dois restaurantes da Unicamp, Restaurante Universitário (RU) e Restaurante da Saturnino (RS), em Campinas – SP, fazendo uma comparação entre as sensações térmicas reais dos trabalhadores e usuários com o modelo PMV e o modelo adaptativo. Para a realização deste trabalho foi feita a escolha do lugar, contextualização do ambiente aonde se localizam os restaurantes, coletou-se as variáveis ambientais simultaneamente em todos os pontos em cada restaurante e estimou-se as variáveis pessoais no momento das medições de acordo com as normas ISO. Simultaneamente foram aplicados questionários sobre a sensação de conforto e preferências térmicas da população pesquisada. Após esta etapa, realizaram-se análises comparativas entre os resultados gerados pelo método PMV e adaptativo e os votos da sensação térmica real. Utilizou-se análise Probit para avaliar os dados obtidos estabelecendo uma correlação entre as normas e a sensação real. Neste trabalho foram coletadas mais de 1400 entrevistas e mais de 750 medições das variáveis ambientais. Foi feita uma comparação das porcentagens de satisfação e insatisfação dos entrevistados. Além disso, calcularam-se as temperaturas de neutralidade térmica. As conclusões mostraram que as faixas de conforto térmico e temperatura de neutralidade foram próximas as recomendadas pelas normas nos pontos dos usuários. Nos pontos dos funcionários houve divergência entre a temperatura de neutralidade da ISO 7730 (2005) obtida por questionário e a calculada por análise Probit, todavia a maior discrepância encontrada foi entre os resultados analisados segundo as normas ISO 7730 (2005) e ASHRAE 55 (2010). Outra conclusão foi que as temperaturas internas do RS foram superiores as do RU nos pontos dos usuários no verão e o modelo proposto pela ISO 7730 (2005) não foi adequado para avaliar os índices de conforto no RS, pois ultrapassava seu limite máximo de desconforto pelo calor.
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Palavras-chave: conforto térmico, restaurantes, cozinha industrial.
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ABSTRACT
In Brazil, the evaluation of thermal comfort is a subject that has been increasingly addressed by researchers. Comfort conditions are regulated by national and international technical standards, which indicate the parameters for users are in a comfort condition in the limit values of air temperature, air humidity and air velocity. These standards are also related to the kind of activity and used clothing. The PMV rates (Predicted Mean Vote) and PPD rates (Predicted Percentage of Dissatisfied) adopted by ISO 7730 in 2005, are used as a way to evaluate the thermal comfort for moderate thermal environments. The version of ASHRAE 55, in 2010, is based on the same conditions determined by ISO 7730, but incorporated some relevant research as the De Dear, Brager and Cooper's (1997) as adaptive model, which relates comfort internal temperatures with external climate for naturally ventilated environments. Both standards cited did not use data from restaurants measurements which there is a literature shortage about the subject. Moreover, works such as Humphreys (1976), Voltani (2009) and Maiti (2014) showed discrepancies between actual and expected thermal sensation votes. The purpose of this research is to conduct a thermal comfort study in the two Unicamp’s restaurants, University Restaurant (RU) and the Saturnino Restaurant (RS), in Campinas - SP, making a comparison between the actual thermal sensations of workers and users with the PMV model and the adaptive model. In order to do this work, it was chosen the place, it was made the context analysis of the environment where restaurants are located, it was collected environmental variables simultaneously at all points in every restaurant and it was estimated personal variables at the time of the measurements according to the ISO standard. Simultaneously it was applied questionnaires about the comfort feeling and thermal preferences of the population surveyed. After this step, there were comparative analysis among the results generated by PMV and adaptive method and the actual thermal sensation votes. Probit analysis was used to evaluate the data obtained by establishing a correlation between the rules and the real feel. This research collected over 1400 questionnaires interviews and more than 750 measurements of environmental variables. A comparison of the percentages of satisfaction and dissatisfaction of respondents was made. Furthermore, were calculated the thermal neutrality temperatures. The findings showed that the ranges of thermal comfort and neutrality temperature were close to the recommended by the standards in user’s points. In the employees points there was disagreement between the obtained ISO 7730 (2005)’s neutrality temperature by questionnaire and the calculated by Probit analysis, nevertheless the biggest discrepancy was found between the results analyzed according to the ISO 7730 (2005) and ASHRAE 55 standards (2010). Another conclusion was that the internal temperatures of RS were higher than those in RU’s users points in the summer and the ISO 7730 (2005)'s model was not adequate to evaluate the comfort level in RS, because exceeded its maximum heat discomfort.
Key-words: thermal comfort, restaurants, industrial kitchen.
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SUMÁRIO
1. Introdução ................................................................................................................... 1
1.1. Justificativa ............................................................................................................... 3
1.2. Objetivos .................................................................................................................. 6
1.2.1.Objetivos específicos .............................................................................................. 6
2. Revisão de literatura ................................................................................................... 7
2.1. O município de Campinas ........................................................................................ 7
2.1.1. Dados climáticos - município de Campinas ........................................................... 7
2.2. Conforto térmico ....................................................................................................... 9
2.2.1. Fatores que determinam as condições de conforto térmico ................................ 10
2.2.2. Variáveis do conforto térmico: conceitos e definições ......................................... 11
2.3. A norma internacional ISO 7730 e suas modificações na última versão (2005) ..... 20
2.3.1. Cálculo de conforto térmico ................................................................................. 20
2.3.2. Modificações na última versão da ISO 7730 (2005) ............................................ 28
2.3.3. Categorização e Desconforto térmico local ......................................................... 29
2.3.4. Ambiente térmico não estacionário ..................................................................... 36
2.3.5. Isolamento térmico da vestimenta e cadeiras ..................................................... 37
2.3.6. Umidade .............................................................................................................. 39
2.3.7. Velocidade do ar.................................................................................................. 39
2.3.8. Avaliação de longo prazo .................................................................................... 40
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2.3.9. Inclusão do conceito de adaptação na ISO 7730 (2005) ..................................... 42
2.4. A norma ASHRAE 55 (2010) e o modelo adaptativo ............................................. 44
2.4.1. ASHRAE 55 ......................................................................................................... 45
2.4.2. Método de modelo computacional para aplicação do modelo adaptativo em
ambientes internos gerais ............................................................................................. 48
2.4.3. Limites de Umidade e Velocidade do ar .............................................................. 49
2.4.4. Variações temporais de temperatura................................................................... 51
2.4.5.Método opcional de determinação de condições térmicas aceitáveis para espaços
naturalmente ventilados ................................................................................................ 52
2.5. Modelo Fanger x modelo adaptativo ...................................................................... 53
2.5.1. Estudo da aplicabilidade da norma ISO 7730 em Natal – RN ............................. 53
2.5.2. O modelo PMV é insuficiente para captar a resposta térmica subjetiva de indianos
...................................................................................................................................... 55
2.5.3. O comportamento das pessoas em locais de trabalho cujo ambiente é
naturalmente ventilado .................................................................................................. 58
3. Metodologia ............................................................................................................... 63
3.1. Definição e descrição do objeto de estudo das zonas e períodos de medições .... 63
3.2. Medição das variáveis ambientais .......................................................................... 74
3.2.1. Equipamentos para medição ............................................................................... 74
3.2.2. Períodos de coleta............................................................................................... 79
3.3. Obtenção das variáveis pessoais ........................................................................... 80
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3.4. Cálculo do PMV e do PPD ..................................................................................... 82
3.5. Método de análise de dados .................................................................................. 84
3.6. Cálculo da temperatura de neutralidade ................................................................. 90
3.7. Cálculo das faixas de conforto ............................................................................... 92
4. Resultados e discussões ........................................................................................... 93
4.1. Temperatura de neutralidade e porcentagem de insatisfeitos .............................. 118
4.2. Análise comparativa entre modelos PMV, adaptativo e a sensação térmica real 122
4.3. Comparação das porcentagens de satisfação e insatisfação dos usuários entre os
modelos ....................................................................................................................... 125
5. Conclusões .............................................................................................................. 129
6. Referências ............................................................................................................. 132
Anexos ........................................................................................................................ 145
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AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, acima de tudo, é a Ele que devo todos os meus sucessos.
À minha família, em especial meus pais que me deram o apoio necessário para me manter em Campinas até conseguir uma bolsa de pesquisa.
À professora Lucila Chebel Labaki que me ajudou desde o início e em todas as etapas desta caminhada.
Aos funcionários da Laboratório de Equipamentos do LACAF, Daniel Celente e Obadias Júnior que me ajudaram muito durante as medições.
À todos os funcionários do RU, em especial a Liliam e Antonieta.
À Elizabeti Barbosa, Fernando Durso e Harney Abrahim, pela ajuda e apoio durante a elaboração deste trabalho.
À FAPESP, pela bolsa de mestrado.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Zona Bioclimática3. .......................................................................................... 8
Figura 2: Carta Bioclimática de cidade localizada na zona 3. ......................................... 9
Figura 3: Somatória dos isolamentos de cada peça de roupa. ...................................... 25
Figura 4: Escala sétima. ................................................................................................ 26
Figura 5: PPD em função do PMV. ............................................................................... 27
Figura 6: Velocidade do ar média permissível em função da temperatura do ar e da
intensidade da turbulência. ............................................................................................ 31
Figura 7: Assimetria da temperatura radiante. .............................................................. 32
Figura 8: PPD devido a cada uma das assimetrias da temperatura radiante. ............... 34
Figura 9: Velocidade do ar necessária para compensar o aumento de temperatura. ... 39
Figura 10: Os 3 componentes da adaptação ao clima interno. ..................................... 46
Figura 11: Níveis aceitáveis de temperatura operativa para espaço naturalmente
ventilado. ....................................................................................................................... 51
Figura 12: PPD em função do PMV dos dados experimentais levantados por Araújo em
comparação dos dados definidos por Fanger. .............................................................. 55
Figura 13: Layout da sala A e da sala B. ....................................................................... 57
Figura 14: Foto satélite da situação dos RU e RS da Unicamp. ................................... 63
Figura 15: Restaurante Universitário (RU). .................................................................. 64
Figura 16: Restaurante Universitário em funcionamento. ............................................. 64
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Figura 17: Funcionários servindo os usuários no RU. ................................................... 65
Figura 18: Restaurante da Saturnino (RS). .................................................................. 65
Figura 19: Croqui pontos RU. ....................................................................................... 67
Figura 20: Ponto 1 - RU................................................................................................ 68
Figura 21: Ponto 2 - RU................................................................................................ 68
Figura 22: Ponto 3 - RU................................................................................................ 69
Figura 23: Ponto 4 - RU................................................................................................. 69
Figura 24: Fila externa para entrar no RU. .................................................................... 70
Figura 25: Ponto 5 - RU................................................................................................. 70
Figura 26: Ponto 6 - RU................................................................................................. 71
Figura 27: Croqui pontos RS. ........................................................................................ 72
Figura 28: Ponto 01 - RS. .............................................................................................. 73
Figura 29: Ponto 02 - RS. .............................................................................................. 73
Figura 30: Ponto 03 - RS. .............................................................................................. 74
Figura 31: Registrador de temperatura. ........................................................................ 75
Figura 32: Sensor de temperatura inserido no globo. ................................................... 76
Figura 33: Registrador de temperatura e umidade. ....................................................... 76
Figura 34: Registrador multi-funçãoe sensor de esfera quente. .................................... 77
Figura 35: Termoanemômetro de fio quente - Velocidade do ar. .................................. 78
xix
Figura 36: Caixa protetora com equipamentos. ............................................................. 79
Figura 37: Tripé protegido com equipamentos. ............................................................. 79
Figura 38: Estimativa das taxas de metabolismo. ......................................................... 81
Figura 39: Estimativa das taxas de isolamento térmico das vestimentas. ..................... 82
Figura 40: Cálculo do PMV e do PPD pela entrada dos dados coletados ..................... 83
Figura 41: Esquema das variáveis de entrada para os cálculos realizados no programa
Conforto 2.03. ................................................................................................................ 84
Figura 42: Tela do programa Matlab. ............................................................................ 86
Figura 43: Modelagem Probit. ....................................................................................... 88
Figura 44: Frequência dos isolamentos térmicos das vestimentas - RU verão. ............ 99
Figura 45: Frequência dos isolamentos térmicos das vestimentas - RU inverno. ....... 101
Figura 46: Frequência dos isolamentos térmicos das vestimentas - RS verão. .......... 104
Figura 47: PMV x PPD de cada ponto do RU – verão e inverno. ................................ 106
Figura 48: PMV x PPD de todos os pontos do RU – verão e inverno. ........................ 107
Figura 49: PMV x Sensação térmica dos funcionários no RU – verão e inverno. ....... 108
Figura 50: Sensação térmica x Temperatura operativa nos pontos dos funcionários do
RU – verão e inverno. ................................................................................................. 109
Figura 51: PMV x Temperatura operativa nos pontos dos funcionários do RU – verão e
inverno......................................................................................................................... 110
Figura 52: Temperatura operativa x Temperatura média mensal externa nos pontos dos
funcionários do RU – verão e inverno. ........................................................................ 112
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Figura 53: PMV x Sensação térmica dos usuários no RU – verão e inverno. ............. 113
Figura 54: Sensação térmica x Temperatura operativa nos pontos dos usuários do RU –
verão e inverno. ........................................................................................................... 114
Figura 55: PMV x Temperatura operativa nos pontos dos usuários do RU – verão e
inverno......................................................................................................................... 115
Figura 56: Temperatura operativa x Temperatura média mensal externa nos pontos dos
usuários do RU – verão e inverno. .............................................................................. 116
Figura 57: Temperatura operativa x Temperatura média mensal externa nos pontos dos
usuários do RS – verão. .............................................................................................. 117
Figura 58: Probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos
funcionários do RU – verão e inverno. ........................................................................ 120
Figura 59: Probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos usuários do
RU – verão e inverno. ................................................................................................. 122
xxi
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Escala térmica de Fagner. ............................................................................. 11
Tabela 2: Categorias de ambientes térmicos. ............................................................... 29
Tabela 3: Diferença vertical de temperatura do ar permissível entre a cabeça e os
tornozelos. ..................................................................................................................... 32
Tabela 4: Intervalo de temperatura do piso permissível. ............................................... 32
Tabela 5: Assimetria da temperatura radiante divido em categorias. ............................ 35
Tabela 6: Critérios de projeto para restaurantes. .......................................................... 36
Tabela 7: Isolamento térmico de alguns tipos de cadeira. ............................................ 37
Tabela 8: Limites de temperatura para drifts e ramps. .................................................. 52
Tabela 9: Variáveis da regressão linear simples. .......................................................... 87
Tabela 10: Exemplo de probabilidade de ocorrência por regressão Probit. .................. 92
Tabela 11: Características pessoais RU - verão. .......................................................... 94
Tabela 12: Características pessoais RU - inverno. ....................................................... 95
Tabela 13: Características pessoais RS - verão. .......................................................... 96
Tabela 14: Variáveis pessoais e ambientais no RU - verão. ......................................... 97
Tabela 15: Variáveis pessoais e ambientais no RU - inverno. .................................... 100
Tabela 16: Variáveis pessoais e ambientais no RS - verão. ....................................... 103
Tabela 17: Análise da probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos
funcionários do RU (pontos 1, 5 e 6). .......................................................................... 119
xxii
Tabela 18: Análise da probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos
usuários do RU (pontos 2, 3 e 4). ................................................................................ 121
Tabela 19: Diferenças para a temperatura de neutralidade nos pontos 1, 5 e 6
(funcionários). .............................................................................................................. 124
Tabela 20: Diferença para a temperatura de neutralidade nos pontos 2, 3 e 4 (usuários).
.................................................................................................................................... 125
Tabela 21: Faixas de conforto x faixas de aceitabilidade no verão e inverno nos pontos
1, 5 e 6 (funcionários). ................................................................................................. 126
Tabela 22: Faixas de conforto x faixas de aceitabilidade no verão e inverno nos pontos
2, 3 e 4 (usuários). ...................................................................................................... 127
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LISTA DE SIGLAS/ abreviatura
ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers
CEPAGRI: Centro de Pesquisas Meteorológicas e Climáticas Aplicadas à Agricultura
Clo: Representada pelo seu isolamento térmico e medida em “clo”
DR: Draught
FEC: Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo
IBGE: Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
ISO: International Organization of Standardization
Met: Representada pelo metabolismo, medido em “met”
NBR: Normas Brasileiras
PD: Porcentagem estimada de pessoas insatisfeitas por desconforto térmico local
PEI: Porcentagem Estimada de Insatisfeitos
PMV: Predicted Mean Vote
PPD: Predicted Percentage of Dissatisfied
RS: Restaurante da Saturnino
RU: Restaurante universitário
SET: Standard Effective Temperature (Temperatura efetiva padrão)
TBS: Temperatura de Bulbo Seco
TBU: Temperatura de Bulbo Úmido
Tc: Temperatura oral
Tsk: Temperatura superficial da pele
Tsv: Sensação térmica medida no local
VME: Voto Médio Estimado
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1
1. INTRODUÇÃO
De acordo com a norma ISO 7730 (2005) que possibilita avaliar o conforto
térmico através dos índices Predict Mean Vote - PMV e Percentage of People
Disatisfied - PPD, o conforto térmico pode ser definido como “o estado de espírito que
exprime a satisfação do homem em relação ao ambiente térmico”.
Segundo Ruas (1999a), as variáveis que determinam as condições de conforto
térmico podem ser divididas em dois grandes grupos, sendo o primeiro grupo as de
natureza ambiental e do segundo grupo, as de natureza pessoal. As variáveis de
natureza ambiental são a temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade
relativa do ar e umidade relativa do ar ambiente (RUAS, 1999a). As variáveis de
natureza pessoal são o tipo de vestimenta do indivíduo, representada pelo seu
isolamento térmico e medida em “clo” e o tipo de atividade física desenvolvida, que é
representada pelo metabolismo, medido em “met” (RUAS, 1999a).
O efeito combinado de todas essas variáveis é o que determina a sensação de
conforto ou desconforto térmico para o indivíduo. No entanto, devido à impossibilidade
de realizar combinações das variáveis ambientais que agradem todas as pessoas, foi
necessário desvendar a porcentagem de pessoas termicamente insatisfeitas. A
insatisfação pode ter sua causa na sensação de desconforto por calor ou frio para todo
o corpo ou para uma parte definida dele.
A necessidade de se conhecer a sensação térmica experimentada pelas
pessoas, quando expostas a determinadas combinações de variáveis ambientais, levou
ao desenvolvimento de índices de conforto que possibilitam avaliar a situação de
conforto térmico em um ambiente, bem como obter subsídios para melhor adequá-lo às
necessidades humanas. Tais índices representam tentativas de indicar, através de um
único parâmetro, o efeito conjugado das diversas variáveis sobre a sensação térmica.
O método mais conhecido e amplamente aceito para a avaliação do conforto
térmico é o PMV, desenvolvido pelo professor dinamarquês Ole Fanger e publicado em
2
1972. Na experiência, Fanger realizou uma pesquisa na qual entrevistou 1300 pessoas
e tinha como objetivo apresentar um método para prever a sensação e o grau de
desconforto térmico das pessoas expostas a condições moderadas e especificar as
condições térmicas aceitáveis para o bem estar térmico do ser humano. Fanger
relacionou o calor perdido pela pele em função da área superficial do corpo, calor
interno produzido pelo metabolismo e temperatura média da pele.
O trabalho de Fanger foi adotado como base para o desenvolvimento de uma
norma internacional que especificava as condições de conforto térmico para ambientes
termicamente moderados, a ISO 7730 (1984) que teve sua última atualização realizada
no ano de 2005. A norma, na sua última versão, passou a trabalhar com diferentes
categorias de ambientes, são eles: A, B e C, com faixas limites de ±0,2, ±0,5 e ±0,7
PMV, respectivamente. Estes valores correspondem a um PPD de respectivamente, 6,
10 e 15%. Ainda na ISO 7730 (2005), é apresentada uma série de tabelas que nos
ajudam a inferir os valores necessários para os cálculos do PMV e PPD, além de
gráficos que relacionam temperatura operativa, que é a temperatura uniforme de um
ambiente negro no qual uma pessoa trocaria a mesma quantidade de calor por radiação
e por convecção que num ambiente real não uniforme, como função da atividade e
vestimenta.
A última versão da ASHRAE 55, do ano de 2013, também utiliza as mesmas
condições determinadas pela ISO 7730 (2005) em ambientes climatizados, mas adotou
o modelo adaptativo de De Dear e Brager (1998), baseado em medições de campo com
21 mil dados em 160 edifícios de escritório localizados em 4 continentes. O modelo
adaptativo é voltado para edificações não residenciais com janelas operáveis.
Vale ressaltar que tanto as pesquisas de Fanger (1972), quanto às de De Dear e
Brager (1998), não tiveram pesquisas conduzidas no Brasil. Todavia, no Brasil,
trabalhos também trataram do tema avaliação de conforto térmico. Apesar de alguns
deles terem sido feitos em ambientes de trabalho, nenhum deles foi desenvolvido em
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áreas de restaurantes fazendo uma análise da aplicabilidade das normas ISO 7730
(2005) e ASHRAE 55 (2013) neste tipo de ambiente.
Este trabalho realizou medições internas das variáveis de natureza ambiental e
pessoal no Restaurante Universitário (RU) e no Restaurante da Saturnino (RS) da
Universidade Estadual de Campinas – Unicamp (Campus Campinas).
1.1. JUSTIFICATIVA
Embora os modelos adaptativo proposto pela ASHRAE 55 (2010) e da ISO 7730
(2005) que se baseia no modelo de balanço de calor sejam derivados de uma
abordagem matemática e pareçam bastante precisos para prever a sensação térmica
das pessoas, uma série de estudos de conforto demonstrou algumas discrepâncias dos
votos de sensação térmica entre o real e o previsto.
Os estudos de De Dear e Brager (1998) demonstraram que ambas tem
aplicabilidade diferenciada quanto ao tipo de ambiente, sendo a ISO 7730 melhor
aplicada para ambientes climatizados e a ASHRAE 55 para ambientes naturalmente
ventilados (DE DEAR e BRAGER, 2000). Além disso, ambas as normas utilizaram
bases de dados restritas a laboratórios e pesquisas de campo em ambientes de
escritório, respectivamente. Por isso, utilizar tais normas em uma região termicamente
distinta das utilizadas nos bancos de dados das normas, especialmente em ambientes
de restaurante, ao qual há uma carência literária sobre conforto térmico, viria ao
interesse de testar a aplicabilidade destas normas nestes ambientes.
Araújo (1998) realizou um estudo sobre a aplicabilidade da norma ISO 7730
(1994) na avaliação das condições térmicas dos usuários das edificações em Natal –
RN. Os resultados obtidos através das medições foram comparados com os da norma
7730 (1994). Pode-se perceber que os resultados do PPD e do PMV encontrados para
Natal – RN foram significativamente diferentes dos estimados utilizando a norma ISO
7730 (1994), o que inviabiliza a utilização dos dados da mesma. A autora diz que
apesar da experiência de Fanger ser bem consistente conceitualmente, os dados para
a determinação do PMV e o PPD são baseados em resultados experimentais.
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Assim como demonstrado no trabalho de Araújo (1998), outras várias
discrepâncias foram encontradas na aplicação do modelo Fanger ou da ISO 7730 nas
suas várias versões, em ambientes condicionados naturalmente em diversas partes do
mundo, o que culminou na proposição de entre outros, do modelo adaptativo.
Givoni (1998, apud ANDREASI, 2009) acredita ser praticamente impossível a
utilização de apenas um índice ou norma universal padronizada de conforto térmico,
pois para o autor, países ou regiões destes devem desenvolver índices e normas de
conforto térmico que levem em consideração a aclimatação da população, padrões e
experiências de vida.
Ruas (1999b), em sua dissertação, afirma que a utilização de valores tabelados
para o estabelecimento da taxa de metabolismo e assim, do PMV, como os propostos
pela ISO 7730 (1994), torna o processo suscetível a erros, pois a escolha desses
valores dificulta a consideração de diferenças individuais, de equipamentos utilizados,
de técnica e ritmo de trabalho.
O autor também reforça que a subjetividade inerente ao processo faz com que as
diferenças entre o nível de treinamento dos observadores influenciem nas avaliações.
Para Ruas (1999b), a imprecisão na estimativa do metabolismo através de tabelas
poderia ser minimizada se as normas trouxessem mais informações ou referências
sobre as condições em que os seus valores foram determinados.
O isolamento térmico da vestimenta que é calculado pelo somatório dos
isolamentos de cada peça de roupa que a compõem, têm seus valores retirados, por
exemplo, das tabelas da ISO 7730. Sendo, ainda segundo Ruas (1999b), outra fonte de
erros a subjetividade que existe para o enquadramento das peças de uma vestimenta
naquelas listadas nas tabelas da norma supracitada.
O autor ainda ressalta em seu trabalho que a norma ISO 7730 de 1994, através
do PMV, usa o isolamento térmico básico para diferenciar as vestimentas e não leva em
consideração a permeabilidade do tecido à umidade. Essa permeabilidade não tem
5
grande influência para atividades sedentárias em ambientes com temperaturas
próximas à de conforto, mas quando o nível de atividade e/ou a temperatura aumentam,
passa a ser relevante devido à maior necessidade do corpo de perder calor por
evaporação do suor, para que consiga manter o seu equilíbrio térmico.
Sabe-se que a interferência do vento depende da permeabilidade do tecido e das
aberturas existentes. Entretanto, vale ressaltar que mesmo em sua última versão, a
norma ISO 7730 (2005) não contempla um estudo sobre a permeabilidade do tecido à
umidade. Apesar de em sua última versão (2005) a ISO 7730 passar a considerar
pontos como o isolamento térmico da cadeira para atividades em que a pessoa
desenvolva sentada, as normas existentes atualmente tratam apenas superficialmente
esse tipo de interferências, o que dificulta a sua consideração nas aplicações práticas.
No Brasil, trabalhos como os de Ruas e Labaki (1998), Xavier e Lamberts (1997),
Beyer e Salvadoretti (1998), Xavier (2000), Hackenberg (2000), Gouvêa (2004),
Barbosa (2004), Andreasi, 2009, Andreasi et al, 2010, Cândido et al, 2010, também
trataram do tema avaliação de conforto térmico.
Segundo Andreasi (2009, p.30), a realização de pesquisa que permitisse aplicar
o modelo normalizado na ISO 7730 (2005) e do proposto pelo modelo adaptativo
(ASHRAE 55, 2004) no Brasil, “...objetivando diminuir as discrepâncias encontradas em
diversos experimentos viria ao encontro do desejo da formação de banco de dados
nacional.” Vale ressaltar que a ASHRAE 55 (2010), utilizada como base para esta
dissertação, adota uma abordagem de análise denominada modelo adaptativo, uma
metodologia opcional, proposta para avaliação do desempenho térmico em edifícios
ventilados naturalmente desde sua versão de 2004.
6
1.2. OBJETIVOS
O objetivo geral do projeto é avaliar o conforto térmico em restaurantes
universitários do campus de Campinas da Unicamp, fazendo uma comparação entre os
modelos PMV e o adaptativo e as sensações térmicas reais dos trabalhadores e
usuários.
1.2.1. Objetivos específicos
Checar se a norma ISO 7730 (2005) e o modelo adaptativo sugerido pela
ASHRAE 55 (2010) são adequados à obtenção de índices de conforto para os
ambientes analisados nesta pesquisa, visto que os dados coletados para a elaboração
de ambos não possuíram amostras coletadas no Brasil.
Verificar se a norma ISO 7730 (2005) prediz com precisão as preferências
térmicas para ambientes naturalmente ventilados como o proposto na pesquisa.
Colaborar com a análise dos índices de conforto térmico e sua aplicação em
restaurantes universitários e cozinhas industriais no município de Campinas-SP e servir
de apoio, bem como impulsionar a realização de novas pesquisas na área.
7
2. REVISÃO DE LITERATURA
Este capítulo apresenta uma revisão de literatura sobre assuntos pertinentes à
pesquisa realizada. Dentre eles, algumas características do município de Campinas, o
conforto térmico e suas principais normas.
2.1. O MUNICÍPIO DE CAMPINAS
Campinas é um município brasileiro que fica no interior do Estado de São Paulo
e distante cerca de 100 km da capital, São Paulo-SP. Ocupa uma área de 795,7km²
(Prefeitura, 2013). Possui população estimada de 1.144.862 habitantes - dados do ano
de 2013. É considerada a terceira cidade mais populosa do estado de São Paulo e a
décima quarta de todo o país (IBGE, 2013). O município é formado por quatro distritos
além da cidade de Campinas, são eles: Joaquim Egídio, Sousas, Barão Geraldo e Nova
Aparecida.
2.1.1. Dados climáticos - município de Campinas
Em Campinas o clima é tropical de altitude, com temperatura média anual de
22,4 °C. A média pluviométrica anual da cidade é de 1424,5 mm, com predominância
de chuvas entre outubro a março e com o mês de maior estiagem em agosto. A
umidade média em Campinas varia de 36% (trinta e seis por cento) em agosto a 57%
(cinquenta e sete por cento) em janeiro (CEPAGRI, 2013).
Segundo Chvatal, Labaki e Kowaltowski (1999), o período de verão, se
determinados pelos métodos expedito e estatístico, compreende os meses de
novembro a março e o período de inverno, os meses de junho a agosto.
O fato do verão possuir uma duração maior que do inverno indica a
predominância de calor no decorrer do ano em Campinas (Chvatal; Labaki;
Kowaltowski, 1999). O mês mais quente é o de Fevereiro com a máxima média de 30°C
8
e o mais frio é o de Julho com a temperatura mínima média de 12,3 °C. Temperatura
máxima média anual em Campinas é de 28,0 °C e temperatura mínima média anual de
16,8 °C (CEPAGRI, 2013).
Com base na norma ABNT NBR 15220 (2005), podemos inferir que a cidade de
Campinas está situada na posição geográfica compreendida na zona bioclimática 3, a
mesma de cidades como Florianópolis (ver figura 01 e 02). Para Givoni (1998) as
cartas bioclimáticas são gráficos sobre uma base de dados climáticos para que sejam
analisadas as características do ambiente do ponto de vista térmico.
Figura 1: Zona Bioclimática3.
Fonte: NBR 15220, 2003.
9
Figura 2: Carta Bioclimática de cidade localizada na zona 3.
Fonte: NBR 15220, 2003.
Com a carta bioclimática da região em que o projeto será desenvolvido é
possível definir algumas diretrizes básicas para projetos de edificações na cidade. A
NBR 15220 (2005) sugere que as edificações construídas na zona bioclimática 3
possuam aberturas de tamanho médio e que permitam o sol durante o inverno.
Recomenda ainda que as vedações externas das paredes devem ser leves e refletoras,
as coberturas leves e isoladas. No que diz respeito às estratégias de condicionamento
térmico passivo, a Norma recomenda a utilização de ventilação cruzada no verão. Já no
inverno, a recomendação é de aquecimento solar da edificação e a utilização de
vedações internas pesadas.
2.2. CONFORTO TÉRMICO
Como já citado no Capítulo 1, as condições de conforto térmico dependem do
efeito combinado das variáveis de natureza ambiental e das variáveis de natureza
pessoal. A seguir são descritos os fatores que determinam tais condições e suas
variáveis.
10
2.2.1. Fatores que determinam as condições de conforto térmico
A primeira condição para ser alcançado o estado de conforto térmico é que o
corpo do indivíduo esteja em equilíbrio térmico com o ambiente. Sendo assim, a
quantidade de calor ganho (metabolismo + calor recebido do ambiente) deve ser igual à
quantidade de calor transmitido para o ambiente. Esta é a condição fundamental, mas
não suficiente para a obtenção total do conforto térmico (RUAS,1999a).
Para Ruas (1999a), as variáveis fisiológicas, temperatura média da pele e calor
eliminado por evaporação do suor estão diretamente ligadas com a sensação de
conforto térmico.
Para avaliar as variáveis de conforto térmico são analisados o tipo de atividade e
a vestimenta do individuo e a partir de então, é feita uma relação com as variáveis
ambientais. O método desenvolvido por Fanger (1972) para avaliar os índices de
conforto térmico, por muito tempo foi considerado o mais completo. Este método é
também usado pela ISO 7730 desde sua primeira versão em 1984. O método PMV faz
a análise da sensação de conforto em função de sete variáveis (LAMBERTS et al,
2005) mostradas na tabela 01 (escala sétima ou escala térmica) utilizada por Fanger.
11
Tabela 1: Escala térmica de Fagner.
Fonte: Lamberts et al, 2005.
Escala Sensação
+3 Muito quente
+2 Quente
+1 Levemente quente
0 Neutro
-1 Levemente frio
-2 Frio
-3 Muito frio
2.2.2. Variáveis do conforto térmico: conceitos e definições
De acordo com Ruas (1999a, p.11), o conforto térmico em um dado ambiente
pode ser definido como “a sensação de bem estar experimentada por uma pessoa,
como resultado satisfatório, neste ambiente, da temperatura radiante media, umidade
relativa do ar, temperatura do ambiente e velocidade relativa do ar, com a atividade lá
desenvolvida e com a vestimenta usada pelas pessoas”.
No entanto, sabe-se que as sensações térmicas são subjetivas, ou seja, cada
indivíduo a percebe de seu próprio modo, sendo assim, um ambiente pode ser
confortável para uma pessoa e para outra não, uma pessoa pode alegar sentir-se com
frio enquanto a outra com calor, no mesmo ambiente. Deste modo, têm-se como as
condições ambientais de conforto térmico, as que proporcionam o bem-estar ao maior
número de pessoas (RUAS, 1999a).
12
2.2.2.1. Temperatura do ar
A temperatura do ar é a principal variável do conforto térmico. Ela é uma das
determinantes da sensação de conforto em um indivíduo, pois esta sensação baseia-se
na perda de calor do corpo pela diferença de temperatura entre o ar e a pele. Quando a
temperatura do ar está alta, menores são as perdas de temperatura do indivíduo. Logo,
quando a temperatura está mais baixa, essas perdas são maiores (LAMBERTS et al,
2005).
A temperatura do ar também é chamada de temperatura de bulbo seco - TBS e
normalmente é medida junto com a temperatura de bulbo úmido em um aparelho
chamado psicrômetro. Com a medição do bulbo úmido que é feita através de um
termômetro semelhante ao de bulbo seco, porém com um tecido umidificado por água
destilada, é possível determinar a umidade relativa do ar (LAMBERTS et al, 2005).
O psicrômetro pode ser de giro manual ou possuir um pequeno ventilador que
visa retirar o excesso de umidade do tecido que envolve o bulbo úmido - TBU, desta
forma pode ser medida a variável sob os efeitos naturais da perda de calor pela
evaporação da água do tecido. Desta maneira, o termômetro de bulbo úmido sempre
apresenta temperaturas um pouco mais baixas do que o termômetro de bulbo seco
(LAMBERTS et al, 2005).
2.2.2.2. Umidade do ar
O que caracteriza a umidade do ar é a quantidade de vapor d’água contido no ar.
Esse vapor é formado pela evaporação da água, sem que esta altere sua temperatura.
Deste modo, a umidade relativa do ar é responsável pela identificação da quantidade
de vapor d‘água presente na atmosfera (LAMBERTS et al, 2005).
O ar, a uma dada temperatura, só pode conter uma determinada quantidade de
vapor d’água e ao atingir esse valor máximo, o ar se encontra saturado (LAMBERTS et
13
al, 2005). Segundo Ruas (1999a), esta variável é determinada através da razão entre o
número de gramas de vapor d’água em 1m³ de ar e a quantidade máxima de gramas de
vapor d’água que 1m³ pode suportar.
A umidade relativa do ar varia com a temperatura do ambiente, ou seja, quanto
maior for esta, maior será a quantidade de vapor d’água que 1m³ pode conter (MACIEL,
2006). A umidade do ar também interfere na sensação térmica das pessoas. A
sensação de calor é maior quando a umidade relativa for mais alta. Além disso, a alta
umidade dificulta a evaporação no corpo (CHVATAL; LABAKI; KOWALTOWSKI, 1999).
Em temperaturas mais baixas o ar é mais seco e permite a rápida absorção da
umidade da pele (MACIEL, 2006). Por isto, quanto maior for a umidade relativa, menor
é a eficiência da evaporação na remoção de calor, o que nos mostra a importância de
se ter uma boa ventilação (LAMBERTS et al, 2005).
2.2.2.3. Temperatura radiante média
A temperatura média radiante é definida como a temperatura uniforme de um
ambiente imaginário em que o calor trocado por radiação com o corpo humano é
numericamente igual ao calor trocado por radiação no ambiente não uniforme em
estudo. Desta maneira, a temperatura média radiante, leva em consideração, além da
temperatura ambiente, a influência do fluxo de radiação de ondas longas e ondas curtas
a que está exposto o corpo humano, seja esta direta ou refletida, considerando ainda
perdas de calor por convecção - influência da ventilação (ASHRAE, 2001).
A temperatura radiante média de um local é aferida através dos valores da
temperatura de globo, velocidade do ar na altura do globo e a temperatura do ar. A
temperatura de globo é a temperatura de equilíbrio na área central interior da esfera
que é parte integrante do termômetro de globo (RUAS, 1999a).
14
O cálculo da temperatura radiante média é baseado no ponto de equilíbrio
térmico entre o globo e o ambiente, no qual a troca de calor por convecção entre o
globo e o ar é igual à troca de calor por radiação com as superfícies circundantes. Esta
troca de calor por convecção depende da velocidade do ar que incide sobre o globo e é
contabilizada pelo coeficiente de troca de calor por convecção (hc) (RUAS, 1999a).
Vale ressaltar que a convecção é um processo de transporte de energia devido à
ação combinada da condução de calor, armazenamento de energia e movimento de
mistura. A convecção pode ser de dois tipos: natural ou forçada (OLIVEIRA et al, 2006).
Neste trabalho a convecção que incide sobre o termômetro de globo é do tipo
natural, visto que o movimento do ar ao redor do globo não foi causado por agente
externo como, por exemplo, um ventilador.
Lamberts et al (2005) apresenta a seguinte equação para o cálculo da convecção
natural:
ℎ𝑐 = 1,4 . ([𝑡𝑔−𝑡𝑎]
𝑑)
0,25
(eq. 01)
Sendo:
ℎ𝑐 - coeficiente de troca de calor por convecção (W / m² . °C)
𝑡𝑔 - temperatura do globo (°C)
𝑡𝑎 - temperatura do ar (°C)
𝑑 - diâmetro do globo (m)
A temperatura de globo quando em equilíbrio é o resultado do balanço térmico
entre ganhos e perdas por radiação e convecção ocorrida no globo (ASHRAE, 2001).
Dessa forma, a temperatura de globo representa a ponderação da incidência de
radiação e da temperatura ambiente. Conhecendo-se a temperatura ambiente, a
15
temperatura de globo e a velocidade do ar para um determinado ponto, torna-se
possível calcular a temperatura média radiante com convecção natural através da
equação:
𝑡𝑟𝑚 = [( 𝑡𝑔 + 273)4 + 0,25 .108
. (|𝑡𝑔−𝑡𝑎|
𝑑)
0,25
. (𝑡𝑔 − 𝑡𝑎)]
0,25
− 273 (eq.02)
Sendo:
𝑡𝑟𝑚 - temperatura radiante média (°C)
𝑡𝑔 - temperatura do termômetro de globo
𝑡𝑎 - temperatura de bulbo seco do ambiente (°C)
휀 - emissividade do globo
𝑑 - diâmetro do globo (m)
2.2.2.4. Velocidade relativa do ar
A velocidade relativa do ar em ambientes internos costuma ser menor do que
1m/s, sem que seja necessária a ação direta do vento, pois se desloca pela diferença
de temperatura do ambiente, na qual o ar quente sobe e o frio desce. Este
deslocamento é chamado de convecção natural e este processo aumenta a sensação
de conforto de um indivíduo (LAMBERTS et al, 2005).
Ainda segundo Lamberts et al (2005, p.11), “O deslocamento do ar também
aumenta os efeitos da evaporação do corpo humano, retirando a água em contato com
a pele com mais eficiência e assim, reduzindo a sensação de calor”.
16
2.2.2.5. Atividade física desenvolvida
A atividade desenvolvida pelo individuo é diretamente ligada à taxa de
metabolismo gasto para a execução da mesma. No processo metabólico o homem
transforma alimentos em energia, na qual parte será consumida pelo organismo e a
parte restante será dissipada em forma de calor, pois o homem é um ser homeotérmico
e para que seja possível se manter dentro de certos limites de temperatura corporal
interna, independente da temperatura do meio externo, ele troca esse calor com o
ambiente (RUAS, 1999a).
Segundo Ruas (1999a), a produção de calor é contínua e aumenta de acordo
com o grau de esforço executado para a realização de uma atividade física. Os valores
do metabolismo são dados em met, de maneira que, 1 met é igual a 58,2W/m², ou 50
Kcal/m².h. Ou seja, o met representa a energia gerada no tempo por unidade de área
superficial do corpo, desta forma ela varia em função das características físicas das
pessoas.
Através da equação de DuBois e DuBois EF. (1916 apud Ruas 1999a) pode ser
estimada a área superficial do corpo.
As = 0,202. 𝑚𝑐0,425. 𝑎𝑐0,725 (eq.03)
Onde:
As - área superficial do corpo.
mc - Massa do corpo em Kg.
ac - Altura da pessoa em metros.
A ISO 8996 (2004) determina as características do homem e da mulher padrão, os
quais possuem as seguintes áreas superficiais do corpo:
17
Homem Padrão:
altura = 1,70 m
massa = 70 kg
As = 0,202. 700,425. 1,70,725 (eq.04)
As = 1,8m²
Onde:
As: área superficial do corpo.
Mulher Padrão:
altura = 1,60 m
massa = 60 kg
As = 0,202. 600,425. 1,60,725 (eq.05)
As = 1,6 m²
Onde: As: área superficial do corpo.
Deste modo, 1 met valerá para:
Homem padrão:
1met = 58,2.As (eq.06)
1 met = 58,2.1,8 ≅105 W
Mulher padrão:
1 met = 58,2.As
18
1 met =58,2.1,6 ≅ 93 W
A eliminação do excesso de calor deve ser permanente e imediata para que a
temperatura interna do indivíduo permaneça constante. O sistema termorregulador atua
sobre as glândulas sudoríparas produzindo o que chamamos de suor para a perda de
calor do corpo por evaporação. O conforto e o balanço térmico do corpo, promovido
pelo sistema termorregulador estão relacionados entre si, desta forma, quanto maior for
o trabalho deste sistema para estabilizar a temperatura interna do corpo, maior será a
sensação de desconforto do indivíduo (RUAS, 1999a).
Ruas (1999a) afirma que é possível representar as trocas de calor realizadas
pelo corpo humano e o ambiente pela equação:
Cmet+Cconv+Crad-Cev=±Q. (eq.07)
Onde:
Cmet - Parcela da energia metabólica transformada em calor (W/m²)
Cconv - Calor trocado por convecção (W/m²)
Crad - Calor trocado por radiação (W/m²)
Cev - Calor trocado por evaporação do suor (W/m²)
Q - Calor total trocado pelo corpo (W/m²)
Percebe-se que os três mecanismos da troca de calor entre o homem e o
ambiente são a convecção, a radiação e a evaporação. A primeira condição para que o
corpo esteja em equilíbrio térmico é que o Q da equação seja igual a zero, no entanto,
isto não é o suficiente para atingir-se o estado de conforto pois o desconforto ocorre
mesmo quando o equilíbrio térmico do organismo é mantido pelo sistema
termorregulador (RUAS, 1999a).
19
2.2.2.6. Vestimenta do indivíduo
A vestimenta é um elemento que promove o aumento do isolamento térmico por
dificultar a remoção de calor do corpo, ou seja, aumenta a resistência à transferência de
calor entre o corpo e o ambiente. Além de diminuir a troca térmica por convenção, a
vestimenta também reduz o processo de evaporação do suor de maneira que varia de
acordo com o grau de permeabilidade da roupa ao vapor d’água, ou seja, quanto menor
a permeabilidade da roupa menor será a perda de calor por evaporação e a troca
térmica por radiação (RUAS, 1999a).
No entanto, para Ruas (1999a), locais em que predominam as ondas longas, a
roupa tem pouca influência na troca térmica pela radiação, mas o inverso ocorre em
locais onde predominem as ondas curtas. Na radiação de ondas longas, a absortância
independe da cor, já nas de ondas curtas depende da pigmentação da pele e da cor da
roupa, sendo maior para as de tons escuros. Outros fatores que geram maior ou menor
resistência à troca de calor são o modelo da roupa e o tecido no qual este é
confeccionado.
O isolamento térmico da vestimenta é medido em “clo”, onde 1clo é igual a
0,155m².°C/W. Cada tipo de vestimenta possui uma determinada quantidade em “clo”
de isolamento (RUAS, 1999). A equação que permite calcular o isolamento térmico
básico da roupa é:
Icl = ∑Iclu (eq.08)
Onde:
Icl – Isolamento térmico básico da vestimenta, clo.
Iclu – Isolamento térmico efetivo dos itens de vestiário, clo.
20
2.3. A NORMA INTERNACIONAL ISO 7730 (2005)
A norma ISO 7730 normalmente é atualizada a cada 10 (dez) anos. Nas suas
atualizações são incorporados os avanços nas pesquisas, técnicas e entendimentos
sobre conforto térmico.
Como já citado na introdução, a ISO 7730 de 1984 foi baseada na experiência
desenvolvida pelo dinamarquês Ole Fanger. O método de Fanger (1972), que
relacionou o calor perdido pela pele em função da área superficial do corpo, calor
interno produzido pelo metabolismo e temperatura média da pele, serviu de base para a
sua elaboração. O principal objetivo da experiência era apresentar um método para
prever a sensação e o grau de desconforto térmico das pessoas, expostas a condições
moderadas e especificar as condições térmicas aceitáveis para o bem estar térmico do
ser humano.
2.3.1. Cálculo de conforto térmico
Os índices PMV e PPD são utilizados pela ISO 7730, desde sua primeira versão,
como meio de avaliação de conforto térmico para ambientes termicamente moderados.
Para o cálculo do PMV e do PPD é necessário seguir alguns passos. O primeiro
passo é a quantificação dos parâmetros individuais e ambientais das pessoas e do
ambiente que podem ser obtidos através de equipamentos específicos para cada
variável/parâmetro e através de questionários.
Em seguida determina-se o termo associado à acumulação energética no corpo – S,
substituindo-se os valores adquiridos anteriormente na equação de conforto térmico
descrita na eq.09 e detalhada na eq.10.
O próximo passo é a determinação do PMV. Para isso, faz-se uma correlação entre
o PMV, o valor da acumulação energética no corpo – S, já calculado, e o valor medido
21
do metabolismo, como descrito na eq. 11 e de forma simplificada na eq. 12. Esse valor
representa uma escala quantitativa da sensação de calor e de frio.
Finalizando, calcula-se a porcentagem de pessoas insatisfeitas termicamente, o
PPD. Uma correlação com o PMV é utilizada para isso, descrita na eq.17.
A equação de conforto, embasada na condição de equilíbrio térmico (balanço de
energia do corpo humano) é a seguinte:
H − Ed − Esw − Ere − L = K = R + C (eq.09)
Onde:
H: calor produzido internamente no corpo humano;
Ed: calor perdido por difusão do vapor d'água através da pele;
Esw: calor perdido por evaporação do suor;
Ere: calor latente perdido na respiração;
L: calor sensível perdido na respiração;
K: calor transferido da pele para a superfície externa da vestimenta (condução
através da vestimenta);
R: calor perdido por radiação;
C: calor perdido por convecção;
A partir do detalhamento cada termo da equação do equilíbrio térmico e inclusão de
outras expressões que relacionassem os princípios por ele considerados foram-se
gerando outras equações. São elas:
22
𝑀
𝐴𝐷𝑢(1 − 𝜂) − 0,35 [43 − 0,061
𝑀
𝐴𝐷𝑢(1 − 𝜂) − 𝜌𝑎] − 0,42 [
𝑀
𝐴𝐷𝑢(1 − 𝜂) − 50] −
0,0023 𝑀
𝐴𝐷𝑢(44 − 𝜌𝑎) − 0,0014
𝑀
𝐴𝐷𝑢(34 − 𝑡𝑎) =
35,7−0,032 𝑀
𝐴𝐷𝑢 ((1− 𝜂)− 𝑡𝑐𝑙
0,18 𝐼𝑐𝑙= 3,4 ×
10−8𝑓𝑐𝑙[(𝑡𝑐𝑙 + 273)4 − (𝑡𝑟𝑚 + 273)4] + 𝑓𝑐𝑙 × ℎ𝑐 × (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎) (eq.10)
Onde:
M: energia do metabolismo, (Kcal/h);
𝐴𝐷𝑢: área superficial do corpo, (m²);
𝜂: rendimento do trabalho mecânico externo;
𝜌𝑎: pressão de vapor d'água no ar, (mmHg);
𝑡𝑐𝑙: temperatura média da superfície da vestimenta (°C);
𝑓𝑐𝑙: fator de área da vestimenta;
𝐼𝑐𝑙: resistência térmica da vestimenta, (clo);
ℎ𝑐: coeficiente de transferência de calor por convecção, (Kcal/h.m².°C);
𝑡𝑟𝑚: temperatura radiante média, (°C);
𝑡𝑎: temperatura do ambiente,(°C).
Para a determinação do PMV é necessário identificar os valores da taxa metabólica
e do isolamento térmico da roupa. A equação final do PMV é:
𝑃𝑀𝑉 = [0,303 . exp(−0,036 . 𝑀) + 0,028] . {(𝑀 − 𝑊) − 3,05 . 10−3. [5733 −
6,99 . (𝑀 − 𝑊) − 𝑝𝑎] − 0,42. [(𝑀 − 𝑊) − 58,15] − 1,7. 10−5. 𝑀. (5867 − 𝑝𝑎) −
0,0014 . 𝑀 . (34 − 𝑡𝑎) − 3,96 . 10−8. 𝑓𝑑 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)4 − (𝑡�̅� + 273)4] − 𝑓𝑑 . ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)}
(eq.11)
23
Ou de forma simplificada por:
𝑃𝑀𝑉 = [0,303 . exp(−0,036 . 𝑀) + 0,028] . 𝑆 (eq.12)
e,
𝑡𝑐𝑙=35,7 - 0,028 . (M - W) - 𝐼𝑑 . {3,96 . 10−8 . 𝑓𝑐𝑙 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)4 − (𝑡�̅� + 273)4] +
𝑓𝑑 . ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)} (eq.13)
ℎ𝑐 =2,38.(𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)0,25𝑝𝑎𝑟𝑎 2,38 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)0,25 > 12,1 . √ѵ𝑎𝑟 (convecção natural)
(eq.14)
ℎ𝑐 = 12,1 . √ѵ𝑎𝑟𝑝𝑎𝑟𝑎 2,38 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)0,25 < 12,1 . √ѵ𝑎𝑟 (convecção forçada)
(eq.15)
𝑓𝑑= 1,00 + 1,290 𝐼𝑑 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐼𝑑 ≤ 0,078 𝑚2 .𝐾
𝑊 (eq.16)
𝑓𝑑 1,05 + 0,645 𝐼𝑑 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐼𝑑 > 0,078 𝑚2 .𝐾
𝑊
Onde:
M: taxa de metabolismo, (W/𝑚2);
W: energia mecânica efetiva, (W/𝑚2);
𝑓𝑑: resistência térmica da vestimenta, (𝑚2. 𝐾/𝑊);
𝑓𝑐𝑙: fator de superfície de área de roupa;
𝑡𝑎: temperatura do ar, (°C);
𝑡�̅�: temperatura radiante média, (°C);
24
ѵ𝑎𝑟: velocidade relativa do ar, (m/s);
𝑝𝑎: pressão de vapor d'água no ar, (Pa);
ℎ𝑐: coeficiente de transferência de calor por convecção, [W/(m².K)];
𝑡𝑐𝑙: temperatura média da superfície da vestimenta (°C).
Deve-se considerar o S presente na eq.12 (já incluso na equação do PMV na eq.11)
como:
Metabolismo e Trabalho: M-W
Difusão de Vapor: −3,05 . 10−3. [5733 − 6,99 . (𝑀 − 𝑊) − 𝑝𝑎]
Transpiração: −0,42. [(𝑀 − 𝑊) − 58,15]
Respiração latente: −1,7. 10−5. 𝑀. (5867 − 𝑝𝑎)
Respiração Sensível: −0,0014 . 𝑀 . (34 − 𝑡𝑎)
Radiação: −3,96 . 10−8. 𝑓𝑑 . [(𝑡𝑐𝑙 + 273)4 − (𝑡�̅� + 273)4]
Convecção: −𝑓𝑑 . ℎ𝑐 . (𝑡𝑐𝑙 − 𝑡𝑎)
A determinação do PMV pode ser realizada através de outros métodos além do
cálculo direto descrito anteriormente através das eq.11 ou eq.12. Um deles é
diretamente do anexo E da norma ISO 7730 (2005), onde as tabelas de valores de PMV
são dados para diferentes combinações de atividades, vestuário, temperatura operativa
e velocidade relativa do ar. A precisão deste anexo é melhor que 0,1 PMV, desde que a
diferença entre a temperatura do ar e a temperatura média radiante seja inferior a 5 °C.
As tabelas são aplicadas para uma umidade relativa do ar de 50%. Outra forma é por
medida direta, utilizando um sensor de integração (temperaturas equivalentes e
operativas).
Na norma ISO 7730 (2005) existem tabelas com valores de taxa metabólica para
algumas atividades e de isolamento térmico para diversas peças de roupa. Para
25
variadas taxas metabólicas, deve-se tirar uma média ponderada do período de 1 hora.
Para obtenção da quantidade de isolamento total da roupa, deve-se somar o isolamento
de cada uma de suas peças, por exemplo (isolamentos da cueca + calça + blusa +
casaco + meia + sapatos = isolamento térmico total da roupa) (ver figura 03).
Além disso, a ISO 7730 (2005) também recomenda a utilização de normas auxiliares
como a ISO 8996, última versão em 2004 sobre a determinação da taxa de
metabolismo e a ISO 9920, que teve sua última versão atualizada em 2007, sobre o
isolamento térmico e resistência a evaporação das vestimentas, para se estimar estes
valores.
Figura 3: Somatória dos isolamentos de cada peça de roupa.
Fonte: Grossmann; Silva; Toledo, 2011. Segundo a ISO 7730 (2005), a temperatura operativa, utilizada em um dos métodos
para a determinação do PMV, é a temperatura uniforme de um ambiente negro no qual
uma pessoa trocaria a mesma quantidade de calor por radiação e por convecção que
num ambiente real não uniforme. Para o cálculo da temperatura operativa (tₒ) deve-se
utilizar a operação:
to = A . ta + (1 − A) . t̅r (eq.17)
26
Onde:
A: 0,5 para Var< 0,2m/s;
A: 0,6 para Var de 0,2 a 0,6 m/s;
A: 0,7 para Var 0,6 a 1,0 m/s;
ta: temperatura do ambiente, (°C);
t̅r: temperatura radiante média, (°C).
O PMV relaciona as variáveis que influenciam no conforto térmico com uma escala
de sensação térmica em níveis. Esta escala é conhecida como escala sétima (ver figura
04).
Figura 4: Escala sétima.
Fonte: Araújo, 1998. Devido à impossibilidade de realizar combinações das variáveis ambientais que
agradem todas as pessoas, foi necessário descobrir a porcentagem de pessoas
termicamente insatisfeitas. Fanger adotou o critério de que seriam definidas como
pessoas insatisfeitas as que votaram em -3 (muito frio), -2 (frio), +2 (quente) +3 (muito
quente).
A equação para prever a quantidade de pessoas termicamente insatisfeitas (PPD),
em função do PMV:
PPD = 100 - 95 × 𝑒−(0,03353 ×𝑃𝑀𝑉4+0,2179 ×𝑃𝑀𝑉2) (eq.18)
27
A equação 17 é representada na figura 05 que relaciona o PMV e o PPD.
Figura 5: PPD em função do PMV.
Fonte: ISO 7730 de 2005.
No gráfico podemos perceber que sua curva é simétrica e possui um mínimo de 5%
de insatisfeitos com relação ao PMV estimado igual a 0.
Recomenda-se que a utilização dos índices seja para valores entre ± 2 PMV,
quando os parâmetros estiverem:
1. Dentro dos limites de taxa de metabolismo entre 0,8 a 4 met;
2. Isolamento térmico da vestimenta entre 0 a 2 clo;
3. Temperatura do ambiente de 10 a 30 °C (ambientes moderados);
4. Temperatura radiante média entre 10 a 40 °C;
5. Velocidade relativa do ar entre 0 a 1 m/s.
Na ISO 7730 (2005) são apresentadas uma série de tabelas que nos ajudam a
inferir os valores necessários para os cálculos do PMV e PPD, além de gráficos que
relacionam temperatura operativa (ou PMV = 0), como função da atividade e
vestimenta.
28
2.3.2. Modificações na última versão da ISO 7730 (2005)
Embora o modelo de Fanger seja derivado de uma abordagem matemática e
pareça bastante preciso para prever a sensação térmica das pessoas, estudos como o
de Humphreys (1976), e Oseland (1994) demonstraram algumas discrepâncias dos
votos de sensação térmica entre o real e o previsto (KARYONO, 1997).
Trabalhos ainda como o de Araújo (1999), Voltani (2009) e Maiti (2014) também
mostraram divergências entre o modelo PMV e a sensação térmica real, sendo os dois
primeiros realizados no Brasil e último na Índia.
Devido a pesquisas como estas, foram feitas algumas modificações da norma
ISO 7730 de 1994 para a sua nova versão de 2005, além de adicionados vários itens. O
seu título foi alterado de "Moderate thermal environments: Determination of the PMV
and PPD indices and specification of the conditions for thermal comfort", para
"Ergonomics of the thermal environment: Analytical determination and interpretation of
thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort
criteria".
Além do título, também foram adicionados novos métodos e informações sobre o
comportamento da sensação térmica e sua avaliação a longo prazo, desconforto
térmico local, condições não-estacionárias, drifts, ramps, ciclos de temperatura,
draught, radiação assimétrica, aceitabilidade térmica, isolamento térmico da vestimenta,
adaptação, umidade, velocidade do ar e um anexo informando como exigências de
conforto térmico podem ser expressas em diferentes categorias (ISO 7730, 2005). A
última versão da norma ISO 7730 (2005) mostra que principalmente onde a
temperatura é quase que constante, a lenta e pouca alteração de temperatura em torno
das condições de conforto não é percebida.
29
2.3.3. Categorização e Desconforto térmico local
A norma ISO 7730 (2005), em sua última versão, passou a trabalhar com
diferentes categorias de ambientes e tipos de espaço, cada qual com seus requisitos de
conforto térmico. As categorias de ambientes térmicos devem ser escolhidas uma entre
A, B e C (ver tabela 02). E todos os critérios devem ser satisfeitos simultaneamente
para cada categoria.
A tabela 2 indica a máxima porcentagem de insatisfeitos de PPD e PD para
cada um dos 4 tipos de desconforto local, onde PD é a porcentagem estimada de
pessoas insatisfeitas por desconforto térmico local e DR significa draught.
Tabela 2: Categorias de ambientes térmicos.
Fonte: ISO 7730(2005).
Categoria
Estado térmico do corpo como um todo
Desconforto local
PPD (%)
PMV DR (%)
Diferença de temperatura
vertical
PD* (%)
Piso frio ou
quente
Assimetria radiante
A <6 -0,2 <PMV <+0,2 <10 <3 <10 <5 B <10 -0,5 <PMV <+0,5 <20 <5 <10 <5 C <15 -0,7 <PMV <+0,7 <30 <10 <15 <10
*PD: Porcentagem de pessoas insatisfeitas devido ao desconforto térmico local.
2.3.3.1. Desconforto térmico local
A insatisfação também pode ter sua causa na sensação de desconforto térmico
devido o resfriamento ou aquecimento indesejado para todo o corpo (PPD) ou para uma
parte definida dele (PD), o que chamamos de desconforto térmico local.
Os mais comuns fatores de desconforto local são: a assimetria da temperatura
radiante (superfícies frias ou quentes), draught (definido como um resfriamento local do
30
corpo causada pelo movimento do ar), a diferença da temperatura vertical do ar, e pisos
frios ou quentes.
2.3.3.2. Draught (DR)
Draught é o fluxo de ar que provoca a sensação de desconforto pelo frio em
parte do corpo (correntes de ar). É o desconforto térmico local mais comum. Para
calcular a porcentagem de pessoas insatisfeitas devido a esse fenômeno deve-se
utilizar a equação:
𝐷𝑅 = (34 − 𝑡𝑎) (𝑣 − 0,05)0,62 (0,37 . 𝑣. 𝑇𝑢 + 3,14) (eq.19)
Onde:
DR: porcentagem de insatisfeitos devido ao Draught;
𝑡𝑎: temperatura do ar, (°C);
𝑣: velocidade média do ar, (m/s);
𝑇𝑢: valor da intensidade da turbulência, (%).
𝑇𝑢 =𝑆𝑣 .100
𝑣 (eq.20)
Onde:
𝑆𝑣: desvio padrão das velocidades do ar em diferentes pontos.
31
Na figura 06 encontra-se o gráfico que indica a velocidade do ar média
permissível em função da temperatura do ar e da intensidade de turbulência (ver figura
07).
Figura 6: Velocidade do ar média permissível em função da temperatura do ar e da intensidade
da turbulência. Fonte: ASHRAE 55, 2004.
2.3.3.3. Diferença de temperatura do ar no sentido vertical
A diferença de temperatura do ar no sentido vertical é a diferença de temperaturas
entre a cabeça e o tornozelo. Nesse caso, pessoas são mais tolerantes ao desconforto
térmico quando a cabeça estiver mais fria.
Além da diferença de temperatura do ar no sentido vertical, o contato com pisos de
superfícies frias ou quentes geram outros fatores que levam ao desconforto localizado.
Na norma ISO 7730 (2005) são apresentadas tabelas indicando a diferença vertical de
temperatura do ar permissível entre a cabeça e os tornozelos segundo as três
32
categorias de conforto e o intervalo de temperatura permissível do piso (ver tabelas 03
e 04).
Tabela 3: Diferença vertical de temperatura do ar permissível entre a cabeça e os tornozelos. Fonte: ISO 7730 (2005).
Categoria Diferença vertical de temperatura do ar °C
A <2 B <3 C <4
Nota: Diferença vertical de temperatura do ar a 1,1m e 0,1m do chão.
Tabela 4: Intervalo de temperatura do piso permissível. Fonte: ISO 7730 (2005).
Categoria Intervalo de temperatura superficial do piso °C
A 19 a 29 B 19 a 29 C 17 a 31
2.3.3.4. Assimetria da temperatura radiante
A assimetria da temperatura radiante pode ser devido a janelas frias, superfícies
não isoladas, máquinas, etc. (ver figura 07). É basicamente um desconforto causado
por superfícies quentes ou frias.
Figura 7: Assimetria da temperatura radiante.
Fonte: Grossmann; Silva; Toledo (2011).
33
O cálculo para a assimetria da temperatura radiante depende da superfície que
está emitindo a radiação e do tipo de energia radiante que é emitida (aquecimento ou
resfriamento).
Assim, temos para o cálculo da porcentagem de desconforto segundo a tabela 2
considerando a assimetria da temperatura radiante vinda de diversas fontes:
∆𝑡𝑝𝑟 =Assimetria da temepratura radiante
Para teto quente:
𝑃𝐷 = 100
1+exp (2,84−0,174 . ∆𝑡𝑝𝑟)− 5,5 (eq. 21)
∆𝑡𝑝𝑟<23°C
Para paredes frias:
𝑃𝐷 = 100
1+exp (6,61−0,345 . ∆𝑡𝑝𝑟) (eq. 22)
∆𝑡𝑝𝑟<15°C
Para teto frio:
𝑃𝐷 = 100
1+exp (9,93−0,50 . ∆𝑡𝑝𝑟) (eq. 23)
∆𝑡𝑝𝑟<15°C
Para parede quente:
𝑃𝐷 = 100
1+exp (3,72−0,052 . ∆𝑡𝑝𝑟)− 3,5 (eq. 24)
∆𝑡𝑝𝑟< 35°C
34
Considerando as equações eq. 21, eq. 22, eq. 23 e eq. 24, também consta na
norma ISO 7730 (2005) o gráfico do PPD (ver figura 08) para cada diferente fonte
(assimétrica) de temperatura radiante. É possível notar nesse gráfico, por exemplo, que
no caso em que a temperatura radiante é proveniente de paredes frias ("cool wall"),
uma pequena diferença no ∆𝑡𝑝𝑟 poderá causar uma grande diferença no PPD, enquanto
para paredes quentes ("warm wall") é necessário uma variação maior do ∆𝑡𝑝𝑟 para que
haja uma diferença significativa no valor do PPD.
A norma ISO 7730 (2005) dividiu a assimetria da temperatura radiante em três
categorias considerando cada diferente fonte que a gera conforme a tabela 05.
Figura 8: PPD devido a cada uma das assimetrias da temperatura radiante. Fonte: ISO 7730, 2005.
Onde:
PD: porcentagem de insatisfeitos (%)
35
∆𝑡𝑝𝑟: assimetria da temperatura radiante (°C)
1: Teto quente
2: Parede fria
3: Teto frio
4: Parede quente
Tabela 5: Assimetria da temperatura radiante divido em categorias. Fonte: ISO 7730, 2005.
Categoria Assimetria da temperatura radiante (°C)
Teto aquecido Parede fresca Teto fresco Parede aquecida A <5 <10 <14 <23 B <5 <10 <14 <23 C <7 <13 <18 <35
É importante ressaltar que pessoas sensíveis ao desconforto local devido ao
draught também o são aos outros fatores, por isso o PPD, o DR (draught) e as
porcentagens restantes de insatisfeitos causados pelos demais tipos de desconforto
local não devem ser somados.
2.3.3.5. Condições para o conforto no inverno e no verão
A norma ISO 7730 (2005) apresenta combinações de algumas variáveis ambientais
e pessoais para o período de inverno e de verão, representando o conforto térmico para
atividade com taxa metabólica de 1,2 met.
Os critérios de projeto especificados na tabela 06 levam em consideração alguns
aspectos específicos para cada espaço (neste trabalho serão apresentados apenas os
critérios para restaurantes), citados a seguir. Para o ambiente térmico, os critérios para
a temperatura operativa são baseados em níveis típicos de atividade, para a roupa de
0,5 clo durante o verão e 1,0 clo durante o inverno.
36
O critério para a velocidade média do ar é aplicado para uma intensidade de
turbulência de aproximadamente 40% (ventilação mista). Os critérios de projeto são
válidos para as condições de ocupação como mostradas na tabela 06, mas também
podem ser aplicados a outros tipos de espaços, utilizados de maneira semelhante.
Tabela 6: Critérios de projeto para restaurantes. Fonte: ISO 7730, 2005.
Tipo de construção /
Espaço
Atividade (met)
Categoria Temperatura operativa
(°C)
Máxima velocidade média do ar
(m/s)
Verão Inverno Verão Inverno
Restaurante 1,2 A 24,5 ± 1,0 22,0 ± 1,0 0,12 0,10
B 24,5 ± 1,5 22,0 ± 2,0 0,19 0,16 C 24,5 ± 2,5 22,0 ± 3,0 0,24 0,21
2.3.4. Ambiente térmico não estacionário
A inclusão deste assunto na norma ISO 7730 (2005) foi devido ao fato de que
diferente dos experimentos realizados por Fanger em uma câmara climatizada, no
ambiente real as condições ambientais são variáveis. Segundo Rohles et al (1980)
podem ocorrer 3 (três) tipos de ambiente térmico variável: os ciclos de temperatura, as
alterações (ramp/drifts) na temperatura e a transição.
Ciclos de temperatura podem ocorrer devido ao controle de temperatura em um
ambiente. A informação adicionada quanto aos ciclos de temperatura foi que não
haverá desconforto caso a variação de temperatura de pico a pico for menor que 1°C
(VOLTANI, 2009).
Segundo a norma ISO 7730 (2005), drift é a mudança monótona, passiva,
constante e não-cíclica na temperatura operativa de um espaço fechado.Já ramp é a
mudança monótona, ativamente controlada, constante e não-cíclica na temperatura
37
operativa de um espaço fechado. No que diz respeito as alterações de temperatura drift
ou ramp, o ambiente deve ser considerado estacionário se a taxa diferença de
temperatura for menor que 2°C por hora (ISO 7730, 2005).
São considerados ambientes em transição aqueles que sofrem mudança radical
de temperatura operativa sentida instantaneamente, quando após o aumento da
temperatura operativa a nova sensação térmica é experimentada instantaneamente, ou
seja, o PMV-PPD pode ser usado para prever o conforto ou ainda quando ao diminuir a
temperatura operativa a sensação térmica diminuir uma unidade de PMV (ISO 7730,
2005).
2.3.5. Isolamento térmico da vestimenta e cadeiras
A norma ISO 7730 (2005) adicionou a taxa de isolamento térmico de alguns tipos
de cadeiras, para quando o indivíduo realizar uma função sentado, visto que a
resistência térmica que elas promovem pode interferir na sensação de conforto (ver
tabela 07).
Tabela 7: Isolamento térmico de alguns tipos de cadeira. Fonte: Voltani, 2009, adaptado da norma ISO 7730 (2005).
Tipo de cadeira Icl Clo
m².K/W
Cadeira de metal 0,00 0,00 Cadeira de madeira 0,01 0,002 Cadeira de escritório 0,1 0,016
Cadeira executiva 0,15 0,023
Como as atividades realizadas e a ventilação modificam as características do
isolamento dinâmico das vestimentas foram acrescentadas informações para que se
pudesse realizar a correção destes valores. O fator de correção pode ser estimado
através das equações:
38
Para vestimenta normal:
(0,6 < 𝐼𝑐𝑙 < 1,4𝑐𝑙𝑜) 𝑜𝑢 (1,2 < 𝐼𝑇 < 2,0𝑐𝑙𝑜):
𝐼𝑇,𝑟 = 𝐼𝑇 . 𝐶𝑜𝑟𝑟, 𝐼𝑇
= 𝐼𝑇 . 𝑒 [−0,281 . (𝑣𝑎𝑟 − 0,15) + 0,44 . (𝑣𝑎𝑟 − 0,15)2 − 0,492 . 𝑣𝑤
+ 0,176 . 𝑣𝑤2 ]
(eq.25)
Onde:
𝐼𝑇,𝑟: Resultante total do isolamento da vestimenta, (𝑚2.K/W ou clo);
𝐼𝑇: Total de isolamento da vestimenta, (𝑚2.K/W ou clo);
𝐼𝑐𝑙: Isolamento da vestimenta, (𝑚2.K/W ou clo);
𝐶𝑜𝑟𝑟 , 𝐼𝑇: Fator de correção do total do isolamento da vestimenta;
𝑣𝑎𝑟: velocidade relativa do ar, (m/s);
𝑣𝑤: velocidade da pessoa andando, (m/s).
Para se calcular a resultante dinâmica do isolamento da roupa quando o 𝑓𝑐𝑙 for o
fator da área da vestimenta, o limite máximo da 𝑣𝑎𝑟 for 3,5 m/s e de 𝑣𝑤1,2 m/s, a
equação é:
𝐼𝑐𝑙,𝑟 = 𝐼𝑇,𝑟 −𝐼𝑎,𝑟
𝑓𝑐𝑙 (eq.26)
Onde:
𝐼𝑐𝑙,𝑟: Resultante dinâmico do isolamento da vestimenta, (𝑚2.K/W ou clo);
𝐼𝑇,𝑟 : Resultante total do isolamento da vestimenta, (𝑚2.K/W ou clo);
𝐼𝑎,𝑟 : Resultante do isolamento fornecido pela camada de ar limite nas condições atuais,
(𝑚2.K/W ou clo);
𝑓𝑐𝑙 : Fator de área da vestimenta
39
2.3.6. Umidade
No que diz respeito à umidade, a informação adicionada foi que a influência da
umidade é pequena se a temperatura estiver próxima a de conforto e taxa de
metabolismo for moderado (2 met). Já para atividades sedentárias o aumento de
apenas 10% da umidade relativa proporciona uma sensação térmica de mais 0,3°C da
temperatura operativa. O desconforto por umidade é maior em temperaturas mais
elevadas (BERGLUND, 1998 apud VOLTANI, 2009).
2.3.7. Velocidade do ar
A ISO 7730 (2005) adicionou um gráfico que indica a velocidade do ar requerida
para o aumento de temperatura nos casos em que o usuário for capaz de controlar a
direção do fluxo e a velocidade do ar (ver figura 09). Os ajustes devem ser gradativos
com variações máximas de 0,15 m/s.
Figura 9: Velocidade do ar necessária para compensar o aumento de temperatura.
Fonte: ISO 7730 (2005).
40
Para atividades leves e primariamente sedentárias, ∆t deve ser < 3°C e �̅� <
0,82m/s.
Onde:
∆t: temperatura superior a 26°C;
�̅�: velocidade média do ar, m/s;
a: limite para atividades leves e primariamente sedentárias;
b: (𝑡�̅� − 𝑡𝑎), °C, onde 𝑡𝑎 é a temperatura do ar em °C e 𝑡�̅� é a temperatura média
radiante em °C.
2.3.8. Avaliação de longo prazo
A temperatura em edifícios ou em locais de trabalho muda ao longo do tempo e
talvez não seja sempre possível manter as condições dentro dos limites recomendados
o tempo todo (VOLTANI, 2009). Para avaliar as condições de conforto durante o ano,
uma soma de parâmetros deve ser feita baseada em arquivos de medições reais no
prédio ou de simulações dinâmicas feitas por computador. O anexo H da norma ISO
7730 (2005) cita 5 métodos de cálculo para este propósito, denominados de métodos A,
B, C, D e E.
O método A consiste em calcular o número ou o percentual de horas ocupadas
do edifício. Considera-se nesse caso, que o PMV ou a temperatura operativa estão fora
de um intervalo especificado, ou seja, são desconhecidos.
No método B, o tempo durante o qual a temperatura operativa real excede o
intervalo especificado durante as horas ocupadas é ponderado com um fator que é uma
função de quantos graus o intervalo tenha sido excedido.
1) O fator de ponderação, wf, é igual a 1 para:
𝑡𝑜 = 𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 (eq.27)
41
Onde:
𝑡𝑜 : temperatura operativa.
𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 : é a temperatura limite inferior ou superior da faixa de conforto
especificada (por exemplo, 23,5 °C < 𝑡𝑜 < 25,5 °C correspondente a - 0,2 < PMV <
0,2, conforme especificado no Anexo A para escritórios individuais, categoria A, verão).
2) O fator de ponderação, wf, é calculado como:
𝑤𝑓 = 1 +|𝑡𝑜−𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡|
|𝑡𝑜,𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑎𝑙−𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡| (eq.28)
Para |𝑡𝑜| > |𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡|
Onde:
𝑡𝑜,𝑜𝑝𝑡𝑖𝑚𝑎𝑙: é a temperatura operativa ideal.
3) Para um período característico durante um ano, o produto do fator de
ponderação, wf, e o tempo, t, são somados e o resultado expresso em horas.
I) Períodos quentes:
∑ 𝑤𝑓 . 𝑡 (eq.29)
Para 𝑡𝑜 > 𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡
II) Períodos frios:
∑ 𝑤𝑓 . 𝑡 (eq.30)
Para 𝑡𝑜 < 𝑡𝑜,𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡
Pelo método C é deteminado que o tempo durante o qual o PMV real exceder os
limites de conforto será ponderado com um fator em função do PPD. A partir de uma
distribuição PMV em uma base anual e a relação entre PMV e PPD (cálculo do PPD na
seção 2.3.1. deste trabalho), é calculado o seguinte:
1) O fator de ponderação, wf, é igual a 1 para:
𝑃𝑀𝑉 = 𝑃𝑀𝑉 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 (eq.31)
42
Onde:
𝑃𝑀𝑉 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 : é determinada pela faixa conforto calculada de acordo com a norma
ISO 7730 (2005).
2) O fator de ponderação, wf, é calculado como:
𝑤𝑓 =𝑃𝑃𝐷𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙𝑃𝑀𝑉
𝑃𝑃𝐷𝑃𝑀𝑉𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 (eq.32)
Para |𝑃𝑀𝑉| > |𝑃𝑀𝑉𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡|
Onde:
𝑃𝑃𝐷𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙𝑃𝑀𝑉 é o PPD correspondente ao PMV real;
𝑃𝑃𝐷𝑃𝑀𝑉𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡é o PPD correspondente ao 𝑃𝑀𝑉𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡.
3) Para um período característico durante um ano, o produto do fator de
ponderação, wf, e o tempo, t, são somados e o resultado expresso em horas.
I) Períodos quentes:
∑ 𝑤𝑓 . 𝑡 (eq. 33)
Para 𝑃𝑀𝑉 > 𝑃𝑀𝑉𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡
II) Períodos frios:
∑ 𝑤𝑓 . 𝑡 (eq. 34)
Para 𝑃𝑀𝑉 < 𝑃𝑀𝑉𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡
No método D, por sua vez, é mencionado que o cálculo das condições de
conforto durante o ano deve considerar o valor médio do PPD durante as horas
ocupadas. Enquanto que para o método E, leva-se em consideração a soma do PPD
para esse cálculo.
2.3.9. Inclusão do conceito de adaptação na ISO 7730 (2005)
Dúvidas quanto à validade dos resultados do modelo estático (modelo
Fanger/ISO 7730) em ambientes reais com pessoas desempenhando atividades
43
cotidianas e em diferentes regiões climáticas começaram a surgir e resultaram em
novas pesquisas que deram origem ao modelo adaptativo.
O princípio básico do modelo adaptativo diz que ao ocorrer uma mudança de
temperatura que produz desconforto as pessoas tendem a reagir de forma a tentar
restaurar seu estado de conforto. Este modelo considera fatores como demografia
(gênero, idade, classe social), contexto (composição da edificação, estação, clima) e
cognição (atitudes, preferências e expectativas) (LAMBERTS, 2012).
Fruto dos resultados obtidos nas pesquisas realizadas por De Dear e Brager
(1998), foi acrescentado na norma ISO 7730 (2005) que pessoas acostumadas a
trabalhar e viver em climas quentes podem mais facilmente aceitar e manter um
desempenho superior de trabalho em ambientes quentes que aqueles que vivem em
climas mais frios.
Também é apresentado na ISO 7730 (2005) a concepção de edifícios e sistemas
e recomendações sobre como levar em conta a adaptação das pessoas ao se avaliar o
conforto térmico. Dessa forma, a norma pode ser utilizada em lugares de clima quente
ou frio e ser aplicada para os espaços de ocupação controlada, naturalmente
condicionadas, em regiões de clima quente ou durante períodos mais quentes, onde as
condições térmicas do espaço são regulados principalmente pelos ocupantes através
da abertura e fechamento de janelas (ISO 7730, 2005).
As formas de adaptação são: vestimenta, postura corporal e a diminuição da
atividade. São difíceis de quantificar, mas podem resultar em uma maior aceitação de
temperaturas mais elevadas no interior de um ambiente (DE DEAR e BRAGER, 1998).
Experimentos de campo têm mostrado que ocupantes desses edifícios
naturalmente ventilados que têm controle sobre a abertura das janelas podem aceitar
temperaturas superiores às previstas pelo PMV. Nesses casos, as condições térmicas
podem ser projetadas para valores de PMV mais altos dos que indicados anteriormente
(DE DEAR e BRAGER, 1998).
44
2.4. A NORMA ASHRAE 55 (2010) E O MODELO ADAPTATIVO
Dentre as novas pesquisas sobre conforto térmico, o relatório ASHRAE RP-884
(1997) de De Dear, Brager e Cooper fala sobre o desenvolvimento de um modelo
adaptativo de conforto e preferência térmica. Ele se baseia nos resultados de grande
número de pesquisas em campo sobre conforto térmico, havendo o mínimo possível de
intervenção dos pesquisadores.
O modelo adaptativo é assim chamado porque permite às pessoas controlarem
seu ambiente de acordo com suas necessidades e preferências. Este método tem sido
mais aceito, especialmente em ambientes naturalmente ventilados, pois devido a
diminuição gradual da resposta do organismo ao estimulo ambiental repetido, o modelo
adaptativo se baseia na tendência natural das pessoas de se adaptarem, reduzindo
assim, a energia necessária para aquecimento e resfriamento mecânico dos edifícios.
Labaki (2011) afirma que ambos os enfoques (modelo Fanger e modelo
adaptativo) são corretos do ponto de vista da metodologia científica, diferindo entre eles
o tipo de ambiente utilizado - controlado (onde há o treinamento dos entrevistados) ou
real (entrevistados não treinados). Ainda para a autora, o modelo adaptativo
proporciona maior consciência ambiental, já que o fato de os usuários locais poderem
adaptar o meio em que se encontram pode vir a reduzir a energia necessária para
aquecimento e resfriamento mecânico dos edifícios.
Segundo Almeida (2010), a garantia das condições de conforto térmico em
espaços interiores, normalmente acarreta em um aumento do consumo energético da
edificação, além de ir de encontro com a problemática e preocupação ambiental no que
concerne a utilização desenfreada dos recursos naturais para produção energética e a
alta taxa de emissões de poluentes associados a este processo. É neste ponto que a
pesquisa com edifícios naturalmente ventilados se faz importante, pois estes
corresponderão a um menor esforço energético para a manutenção das condições de
conforto interno.
45
2.4.1. ASHRAE 55
A expressão “Conforto Térmico”, segundo a norma ASHRAE 55 é a “Condição
da mente que expressa satisfação com o meio térmico”.
A ASHRAE 55 (2010) trata sobre diversos métodos de avaliação para o
estabelecimento das condições ambientais necessárias para a obtenção do conforto
térmico. Esta norma incorporou pesquisas relevantes como a de De Dear, Brager
(1998) e incluiu o conceito de modelo adaptativo, o qual relaciona as temperaturas
internas de conforto ao clima externo em ambientes naturalmente ventilados.
O modelo adaptativo é baseado em uma pesquisa experimental realizada por De
Dear, Brager (1998), entre os anos 1995 e 1997, em 160 edifícios de escritório
espalhados pelo mundo (excluí-se o Brasil). Utilizou-se para sua criação uma base com
aproximadamente 21 mil dados, incluindo informações sobre os edifícios, as condições
climáticas e os usuários. Foram determinadas as vestimentas (clo) e as atividades dos
usuários (met) e aplicados questionários. A pesquisa se baseia em três pontos
principais além de reforçar a capacidade adaptativa do ser humano (ver figura 10).
Os três pontos principais que a pesquisa aborda são:
1. Comportamentais – as mudanças do indivíduo para alterar o seu balanço
térmico. Estes podem ser por exemplo, mudar de roupa, atividade, postura ou
posicionamento na edificação.
2. As características fisiológicas também conhecida como aclimatação – que
dependem da adaptação fisiológica a logo prazo ao clima ou das características do
grupo.
3. Características psicológicas – são a percepção e a reação do indivíduo devido a
diferentes experiências passadas e expectativas, alteração de reação e sentidos.
46
Figura 10: Os 3 componentes da adaptação ao clima interno.
Fonte: Adaptado de ASHRAE RP 884, 1997.
O estudo é voltado para edificações não residenciais com janelas operáveis (DE
DEAR e BRAGER, 2000).
Segundo a ASHRAE 55 (2010), as condições de conforto para ambientes
naturalmente ventilados não são necessariamente as mesmas de outros tipos de
espaços internos ventilados mecanicamente. Pesquisas de campo mostraram que em
ambientes naturalmente ventilados a noção subjetiva de conforto dos usuários, quando
estes tem a possibilidade de controlar a abertura das janelas, é diferente por causa das
diferentes experiências térmicas e expectativas dos ocupantes. Além disso, as pessoas
não reagem de forma passiva ao ambiente, elas podem realizar ações para aumentar o
seu grau de satisfação com o ambientes em que estão através de colocar ou retirar um
casaco ou abrir e fechar uma janela, por exemplo.
Fisiológicos
(Aclimatação)
Adaptação fisiológica a
longo prazo ao clima
Psicológicos
Percepção e reação
devido ≠ experiências
e expectativas
Comportamentais
Mudanças para
alterar o balanço
térmico
Adaptação ao clima interno
47
Outro ponto que o modelo adaptativo aborda são as diferentes preferências térmicas
dos usuários de edifícios naturalmente ventilados e climatizados. Os quais,a ts=0
(sensação térmica neutra), edifícios naturalmente ventilados, é a temperatura preferida
e em edifícios climatizados a preferência é para pouco calor em climas frios e pouco frio
em climas quentes (DE DEAR e BRAGER, 2000).
Além disso, o uso do modelo adaptativo traz benefícios sociais, como a maior
satisfação do ocupante, visto que pessoas em edifícios naturalmente ventilados
demonstraram uma preferência por uma faixa maior de temperatura devido ao fato
deles poderem controlar o ambiente em que estão; e ambientais como a redução do
consumo energético gerando uma menor emissão de CO2 na atmosfera.
O objetivo da norma ASHRAE 55 (2010), ao incluir o modelo adaptativo, é
especificar fatores térmicos e subjetivos ligados aos ocupantes que proporcionem para
a maioria destes, condições térmicas aceitáveis em ambientes internos. Esta
recomenda uma porcentagem de ocupantes e as condições do ambiente para que haja
esta aceitabilidade térmica.
Quando a norma ASHRAE 55 (2005) se refere a aceitabilidade térmica, ela está
usando como parâmetro adultos saudáveis, locais com pressão atmosférica equivalente
a altitude de até 3 mil metros e em espaço com tempo de ocupação mínima de 15
minutos (LAMBERTS, 2012).
Para determinados valores de umidade, velocidade do ar, metabolismo e isolamento
térmico da roupa, uma zona de conforto pode ser determinada. A zona de conforto é
definida em termos da faixa de temperaturas operativas que proporcionam condições
ambientais térmicas aceitáveis ou em termos das combinações de temperatura do ar e
temperatura radiante média que as pessoas considerem termicamente aceitável. A
ASHRAE 55 apresenta um Método Gráfico simplificado para a determinação de limites
aceitáveis para a obtenção da zona de conforto (ver anexo B).
48
Este método deve ser utilizado apenas para espaços nos quais os ocupantes
exercem uma taxa de atividade metabólica entre 1 e 1.3 met, onde a roupa usada
forneça entre 0,5 e 1,0 clo de isolamento térmico e a velocidade do ar no ambiente não
deve ultrapassar 0,20 m/s (ASHRAE 55, 2010).
No gráfico do anexo B percebe-se que duas zonas são mostradas, uma para 0,5 clo
e outra para 1,0 clo de isolamento. Para valores intermediários a este, é possível achar
a faixa de temperatura operativa através de interpolação linear usando as relações:
Tminlcl = [(lcl-0,5 clo) Tmin 1,0 clo + (1,0 clo - lcl) Tmin 0,5 clo] / 0,5 clo
(eq.35)
Tmaxlcl = [(lcl - 0,5 clo) Tmax 1,0 clo + (1,0 clo - lcl) Tmax 0,5 clo] / 0,5 clo
(eq.36)
Onde:
Tmaxlcl: limite superior da temperatura operativa para isolamento de roupas lcl
Tminlcl: limite inferior da temperatura operativa para isolamento de roupas lcl
lcl: isolamento térmico das roupas em questão, clo.
Tmin: Temperatura operativa mínima.
Tmax: Temperatura operativa máxima.
2.4.2. Método de modelo computacional para aplicação do modelo adaptativo em
ambientes internos gerais
Baseia-se nas mesmas condições determinadas pela ISO 7730 (2005). Deve ser
utilizado apenas para espaços que os ocupantes exercem uma taxa de atividade
49
metabólica entre 1 e 2 met e onde a roupa usada forneça 1,5 clo ou menos de
isolamento térmico. Para quantificar a sensação térmica dos usuários é utilizada a
escala sétima de Fanger (mostrada na figura 06). Todavia, a norma recomenda a
adoção de limites distintos dos da ISO 7730 (2005) para o cálculo de PMV, são eles: -
0,5<PMV<+0,5, que corresponde a um PPD de 10%. Vale ressaltar que o cálculo de
PMV não é utilizado para ambientes em situação de stress térmico e que os valores de
velocidade do ar têm que ser menores que 0,20 m/s (ASHRAE 55, 2010).
O stress térmico pode ser entendido como a zona delimitada por limites térmicos
nos quais a maior parte das pessoas manifestem sentir-se mal, visto que as
capacidades humanas de suportar o calor são distintas de individuo para individuo
(CHANDE, 2009).
2.4.3. Limites de Umidade e Velocidade do ar
Ao se utilizar o método gráfico para a determinação da zona de conforto, a relação
entre os limites de umidade não deve ultrapassar de 0,012 da taxa de umidade, o que
equivale a uma pressão de vapor de água de 1.910KPa.
A norma ASHRAE 55 (2010) também permite elevar a velocidade do ar desde que
também se eleve os valores da temperatura operativa dentro de um limite aceitável.
2.4.3.1. Método SET - Temperatura efetiva padrão
É utilizado em casos particulares onde hipoteticamente a perda de calor da pele é
igual em todo o contorno do corpo, porém não se restringe a este caso específico.
O modelo Standard Effective Temperature (Temperatura efetiva padrão) - SET
utiliza uma simulação termofisiológica do corpo humano de forma a reduzir qualquer
combinação das variáveis ambientais e pessoais reais da temperatura ambiente de um
50
padrão imaginário em que a perda de calor do ocupante pela pele é igual ao de um
ambiente real. Ao utilizar este modelo, cria-se a possibilidade dos efeitos da velocidade
do ar no conforto térmico serem relacionado com uma grande faixa de valores de
temperatura do ar, temperatura radiante e umidade relativa.
O SET é utilizado para estender a zona de conforto. No gráfico do anexo C, as
linhas pontilhadas representam valores de combinação de velocidade e temperatura do
ar, nas quais a perda de calor pela superfície da pele é igual ao da borda da zona de
conforto no modelo PMV para uma velocidade do ar de 0,15 m/s.
2.4.3.2. Limites de velocidade do ar
Os limites de velocidade do ar podem ser com ou sem controle local. Os com
controle local possuem perdas iguais as da zona de conforto do PMV subjacentes em
suas áreas totais de 0,5 e 1 clo e a área total delimitada deve ser aplicada quando pelo
menos um a cada seis ocupantes ou para até 84m² cada tiver o controle local da
velocidade do ar. Além disso, devem permitir ao ocupante o aumento da velocidade do
ar ajustável continuamente ou em etapas, com valor máximo de 0,25 m/s. São
exceções os espaços com ocupação grupal múltipla comum, onde o controle deve ser
fornecido para cada espaço, independente do tamanho.
Quando os ocupantes não possuem esse controle da velocidade de ar local, os
limites devem ser baseados nas áreas em cinza claro do gráfico da figura 11. Para
temperaturas operativas maiores que 25,5°C, a velocidade do ar máxima é de 0,8m/s.
Entre 25,5°C e 22,5°C de temperatura operativa, a velocidade do ar permitida deve
seguir a curva do gráfico da figura 12 e abaixo de 22,5°C o limite é de 0,15m/s.
51
Figura 11: Níveis aceitáveis de temperatura operativa para espaço naturalmente ventilado.
Fonte: ASHRAE 55, 2010.
A aproximação do valor da velocidade do ar é feita através das equações:
𝑉 = 50,49 + 4,4047𝑡𝑎 + 0,096425 (𝑡𝑎)2 (m/s, °C) (eq. 37)
𝑉 = 31375,7 + 857,295𝑡𝑎 + 5,86288 (𝑡𝑎)2 (fpm, °F) (eq. 38)
Onde:
𝑡𝑎: Temperatura do ar.
2.4.4. Variações temporais de temperatura
São flutuações de temperatura que não podem ser controladas pelo ocupante e
afetam de maneira negativa a sensação de conforto térmico dos usuários.
52
Ciclos de temperatura são variações de temperatura operativa que ficam
aumentando ou diminuindo repetidamente com intervalos menores que 15 minutos.
Pode ocorrer devido ao controle da temperatura em um espaço. A variação máxima de
temperatura operativa permitida de pico a pico é de 1,1°C.
Como citado anteriormente, drift é a mudança monótona, passiva, constante e
não-cíclica na temperatura operativa de um espaço fechado. Ramp, por sua vez, é a
mudança monótona, ativamente controlada, constante e não-cíclica na temperatura
operativa de um espaço fechado. Os limites de flutuação de temperatura para drifts e
ramps por intervalo de tempo são apresentados na tabela 08.
Tabela 8: Limites de temperatura para drifts e ramps. Fonte: Ashrae 55, 2010.
Tempo (horas) 0,25 0,5 1 2 4
Máxima mudança de temperatura aceitável °C (°F) 1,1
(2,0) 1,7
(3,0) 2,2
(4,0) 2,8
(5,0) 3,3
(6,0)
2.4.5. Método opcional de determinação de condições térmicas aceitáveis para
espaços naturalmente ventilados
Segundo a ASHRAE 55 (2010), espaços naturalmente ventilados são aqueles
onde as condições térmicas internas são reguladas principalmente pelos seus
ocupantes, através da abertura e fechamento das janelas. Estas janelas devem ser
facilmente manipuláveis e não deve existir no local nenhum tipo de sistema de
aquecimento ou resfriamento em operação no momento da medição. Além disso, os
ocupantes devem estar desenvolvendo atividades sedentárias (entre 1 e 1,3 met).
Um padrão de temperatura variável para ambientes naturalmente ventilados foi
estabelecido através do modelo de regressão linear adaptativa, o qual indica que a
temperatura interna ideal segundo a ASHRAE 55 (2010) é de:
53
temperatura interna ideal = 18,9 + 0,255 . (temperatura efetiva média exterior) ( °C)
(eq. 39)
Visto que se tratam de índices adaptativos, os limites de cada zona térmica são
variáveis por serem em função da temperatura externa. Para a ASHRAE 55 (2010)
foram criadas faixas de aceitabilidade térmica cujos limites de ±3,5°C para 80% de
aceitabilidade são utilizados para aplicações típicas, enquanto os de ± 2,5°C para 90%
são utilizados para altos padrões de conforto térmico desejáveis (ASHRAE RP 884,
1997) (ver figura 11 no item 2.4.3.2.).
Para utilização deste modelo gráfico as temperaturas externas devem ser acima
de 10°C e abaixo de 33,5°C.
2.5. MODELO FANGER X MODELO ADAPTATIVO
Como citado no item 2.3.2. deste trabalho, várias pesquisas apontaram
divergências entre os votos de sensação térmica real e o modelo PMV, sugerido por
Fanger. Abaixo serão resenhados alguns deles.
2.5.1. Estudo da aplicabilidade da norma ISO 7730 (1994) em Natal – RN
No que diz respeito ao modelo Fanger sugerido pela norma ISO 7730, o trabalho
de Araújo (1998), já mencionado na introdução desta dissertação, testou a
aplicabilidade da mesma através da realização de medições em escolas de Natal –RN,
no ano de 1996, totalizando 1866 respostas de 933 usuários escolares pesquisados de
alunos de segundo e terceiro grau.
Para a realização da experiência de Araújo (1998), esperava-se o tempo de 1
hora, após o início das aulas para que ocorresse a aclimatação dos usuários que
vestiam roupas leves (aproximadamente 0,6 clo), ficavam sentadas e após a explicação
54
quanto aos objetivos da pesquisa, recebiam formulários e votavam em uma das opções
apresentadas na escala sétima de Fanger.
Após esta etapa media-se as variáveis ambientais. O PPD devido ao frio ou calor
foi posto em análise probit. As linhas de regressão foram traçadas entre os probites em
função da temperatura de bulbo seco. As linhas de regressão cruzavam-se em torno da
temperatura de bulbo seco de 26,6°C, que é igual à temperatura máxima da
percentagem tida ainda como “confortável”. Depois disso foram somadas as curvas
estimadas do PPD devido ao calor e ao frio, definindo a curva total dos insatisfeitos.
A PPD ficou em torno de 47,5%, correspondendo a um PMV de zero, esse valor
é considerado alto para a região de estudo. Também podemos notar que o PPD devido
ao calor é maior que a devido ao frio, pois na época das medições a menor temperatura
de bulbo seco registrada foi de 24,1°C, o que deveria mostrar uma igualdade entre os
insatisfeitos por frio e calor tornando assim a curva simétrica.
A principal diferença entre o estudo de Fanger (1972) e o de Araújo (1998) é que
este foi realizado em condições ambientais naturais, considerando toda a não
uniformidade térmica dos ambientes, que este fato por si só, já faz esperar uma
percentagem maior que 5% de PPD nas condições “confortáveis” pesquisadas, já a
pesquisa de Fanger foi conduzida em ambientes controlados artificialmente (ver figura
12).
Os resultados obtidos foram comparados com os da norma 7730 vigente na
época (1994). Devido a divergência encontrada entre os resultados de PPD e do PMV
entre a norma e as medições de Natal – RN, Araújo menciona que é inviável a
utilização dos dados da norma ISO 7730 (1994) baseada em Fanger (1972).
55
Figura 12: PPD em função do PMV dos dados experimentais levantados por Araújo em comparação dos dados definidos por Fanger.
Fonte: Araújo, 1998.
2.5.2. O modelo PMV é insuficiente para captar a resposta térmica subjetiva de
indianos
No trabalho de Maiti (2014), a autora menciona que a sensação de conforto não
é apenas causada pela temperatura do ar e que na equação de Fanger, o PMV é
calculado diretamente dos parâmetros ambientais, como se esta fosse a sensação
térmica das pessoas, o que representa uma resposta passiva, a qual é em função da
tensão fisiológica imposta pelo ambiente e não esclarece como as pessoas reagem
fisicamente e subjetivamente ao ambiente térmico (MAITI, 2014).
Em seu trabalho, a autora cita que vários pesquisadores como Humphreys e
Nicol (2002) e Jones (2002), relataram que o estado de equilíbrio térmico, abordado
pelo modelo PMV, falha em estimar com eficácia o conforto térmico. Ao passo que
outros grupos de pesquisadores como Peeters et al (2009) e Brager e De Dear (1998),
56
questionam a limitação das condições experimentais, o cálculo do isolamento térmico
da vestimenta e a sensibilidade das equações para cálculo do PMV.
Ainda, vários outros autores como, Wong et al (2002), Nicol (2004), Wijewardane
e Jayasinghe (2008), Hwang et al (2009), Yao et al (2009) e De Dear e Brager (1998),
citaram em seus trabalhos que pessoas que vivem em climas tropicais aceitam uma
maior temperatura neutra que aquelas que vivem em climas frios devido a adaptação.
Segundo a Maiti (2014), para a melhor previsão de respostas térmicas dos
indianos é necessário quantificar a percepção humana de diferentes condições térmicas
e a sua correlação com os parâmetros fisiológicos. O objetivo de seu trabalho era
estabelecer uma nova relação entre a sensação térmica medida no local (Tsv) e o
número de respostas em diferentes temperaturas do ar, semelhante ao PPD do modelo
PMV para frisar a resposta a adaptação térmica dos indianos. Outro objetivo era avaliar
as condições de conforto térmico em ambientes internos para indianos a partir das
respostas da Tsv-PPD e comparar os resultados com os estimados pelo modelo PMV-
PPD.
A pesquisa foi realizada em laboratório controlado com quarenta indianos
universitários, entre 22 e 28 anos, do sexo masculino, para avaliar o efeito do ambiente
térmico interior na resposta dos ocupantes e no conforto térmico. Os dados foram
coletados no período de fevereiro e março, em Bangalore – Índia (MAITI, 2014).
Os voluntários ficavam de 15 a 40 minutos descansando sentados antes de
começar o experimento. Depois vestiam roupas padrões feitas para o experimento, as
quais possuíam o valor de 0,47 clo de isolamento térmico. Durante a experiência, a
temperatura externa média no interior do campus da universidade foi de 25°C, a
umidade relativa média de 46,9%, e a interna variou de 21 °C a 33 °C (MAITI, 2014).
O experimento foi dividido em duas fases, com o intervalo de pelo menos,
metade de um dia entre elas. A primeira fase foi realizada em uma sala de reunião, com
paredes isoladas, teto falso e piso em PVC, que a autora chamou de “sala A”, onde a
57
temperatura ambiente variava entre 21°C a 27°C e a temperatura ambiente era
controlada por um ar condicionado. Na denominada “sala B”, que possuía quase as
mesmas características da sala A, a temperatura foi mantida entre 28°C a 33°C com o
uso de um aquecedor, dois aquecedores de cozinha tipo bobina e um ventilador de
pedestal (ver figura 13).
Figura 13: Layout da sala A e da sala B. Fonte: Maiti, 2014.
Os parâmetros ambientais foram medidos a uma altura de 1,2m do chão. Depois
de medir estes parâmetros, a pessoa esperava-se 10 minutos em pé, parado, para a
adaptação, antes de serem medidas as temperaturas corporais. Foram registrados os
parâmetros fisiológicos dos entrevistados como temperatura superficial da pele (Tsk),
temperatura oral (Tc) e sensação térmica (Tsv). Foi avaliada a temperatura do corpo
(Tb) a partir de Tsk e Tc. A sensação térmica foi registrada através da escala sétima da
ASHRAE 55 (2005).
O resultado foi analisado estatisticamente. A relação entre as variáveis
dependentes e as independentes foram testadas através de análises de regressão
linear e não linear. Gradualmente, o resultado da análise de regressão mostrou que Tb
foi melhor para prever o Tsv que o Tsk e o Tc.
58
Observou-se que o modelo PMV superestimou a resposta térmica real. Além
disso, a média da resposta para a temperatura da pele (Tsk) mostrou diferentes
inclinações para maiores e menores regiões de temperatura do ar, o que indica
resposta assimétrica à sensação térmica e valores PMV que vão além do limite +3 em
maiores valores de temperatura do ar.
Curiosamente, os indivíduos entrevistados na pesquisa revelaram-se menos
sensíveis ao calor e mais sensíveis ao frio. A nova relação Tsv-PPD foi obtida da
resposta Tsv da distribuição da população com uma distribuição assimétrica de
sensação térmica quente-frio dos indianos.
Como conclusão, a determinação da sensação térmica subjetiva utilizando o
modelo PMV com base no estado do balanço energético constante (equilíbrio térmico)
pareceu ser inadequado para a população indiana.
2.5.3. O comportamento das pessoas em locais de trabalho cujo ambiente é
naturalmente ventilado
Segundo Liu et al (2012), o princípio do conforto térmico adaptável é expresso
como: se mudanças ocorrem, como para produzir desconforto, as pessoas tendem a
reagir de forma a restaurar o seu conforto.
Em seu trabalho Liu et al (2012) afirmam que há amplo interesse em
compreender como as pessoas reagem através da adaptação comportamental, quando
as temperaturas térmicas interiores estão em várias condições, tais como
extremamente quente, moderado e extremamente frio.
O comportamento dos ocupantes para melhorar o ambiente interno, desempenha
um papel significativo na economia de energia em edifícios. Além disso, o passo
fundamental para a redução do consumo de energia e as emissões de carbono dos
59
edifícios é entender como os ocupantes interagem com o ambiente a que estão
expostos em termos de obtenção de conforto térmico e bem-estar.
O trabalho de Liu et al (2012) apresentou um processo dinâmico de
comportamentos dos ocupantes envolvendo adaptações tecnológicas, pessoais e
psicológicas em resposta a variadas condições térmicas baseadas nos dados que
cobrem as quatro estações do ano, as quais foram reunidas a partir de um estudo de
campo realizado em locais de trabalho (escritórios) em Chongqing, na China.
Os locais de trabalho utilizados na pesquisa não possuem central de ar
condicionado ou aquecimento, mas estão equipados com aparelhos de ar condicionado
que operam no verão e aquecedores que operam no inverno.
Parâmetros ambientais internos, incluindo a temperatura do ar e a temperatura
de globo, foram medidos em três níveis verticais, de 0,1m, 0,6m e 1,1m, que representa
a posição do tornozelo, cintura e pescoço para a pessoa sentada. A temperatura de
globo e a umidade relativa do ar foram medidas na altura de 0,6m, para pessoas
sentadas. A temperatura do ar, velocidade do ar, temperatura radiante média,
temperatura de globo e umidade relativa do ar foram medidas simultaneamente à
aplicação dos questionário para revelar as condições térmicas em tempo real nos
escritórios medidos.
O questionário utilizado no presente estudo foi concebido com base no método
fornecido pela norma ASHRAE 55 (2004). No dia da aplicação dos questionários, todos
os entrevistados o responderam duas vezes, de manhã e à tarde. Um número de 148
ocupantes responderam os questionários levando a um total de 1.178 conjuntos de
dados coletados. Em todas as estações, os jovens com menos de 24 anos foram
responsáveis por cerca de metade de todas as respostas aos questionários.
Segundo Liu et al (2012) as respostas adaptativas dos ocupantes são
impulsionadas fortemente por estímulos térmicos ambientais. Em particular, os
resultados das discrepâncias dos lados norte e sul, devido às pequenas diferenças no
60
ambiente térmico demonstram o principal impacto de estímulos térmicos sobre a
interação entre as reações dos ocupantes e estímulos ambientais. Assim, os ocupantes
responderam ativamente à mudança do clima interno utilizando controles ambientais,
controle comportamental e adaptações psicológicas de estação para estação e de
tempos em tempos, mesmo no mesmo dia. Em estações de transição, os ocupantes
raramente contam com controles técnicos ambientais, mas principalmente mantém o
seu conforto térmico ajustando seu vestuário, tomando uma bebida fria / quente, etc.
O comportamento adaptativo dos ocupantes nos locais de trabalho ventilados
naturalmente é um processo dinâmico afetado por vários fatores, como o clima, a
cultura e a economia. As pessoas usam várias medidas no local de trabalho para
manter o conforto térmico e bem-estar de acordo com as mudanças climáticas. Por
exemplo, nas estações de transição, quando as temperaturas sobem, as pessoas se
adaptam às variações climáticas primeiro reduzindo suas roupas, então, gradualmente,
usando ventilador para resfriamento e por último, utilizando ar condicionado para lidar
com as condições de calor extremo. Vice-versa, nas estações de transição, quando as
temperaturas descem, as pessoas se adaptam às variações climáticas primeiro
colocando roupas mais quentes depois, gradualmente, através de aquecedores.
As adaptações psicológicas em termos de nível de controle ambiental percebida
e exposição a curto prazo tem um impacto positivo sobre a sensação térmica,
especialmente a exposição a curto prazo, que gera diferentes resultados
estatisticamente significativos em estações típicas. O resultado em relação ao efeito
combinado de adaptações fisiológicas, psicológicas e comportamentais demonstra que
os ocupantes aceitam condições térmicas que não são consideradas como sendo
termicamente neutras. Portanto, a taxa de insatisfação é menor do que o previsto pelo
modelo PMV.
Comparando com sistemas centrais de ar condicionado e aquecimento, este
sistema de adaptação comportamental positiva ao ambiente vai eliminar o uso de
61
energia para o aquecimento / resfriamento; portanto, esse tipo de capacidade de
adaptação natural deveria ser mais explorado.
Pode-se observar que no verão e no inverno, aparelhos de ar condicionado para
aquecimento e resfriamento foram as medidas mais populares para ajustar a
temperatura do ar interior. No entanto, quando aparelhos de ar condicionado estão em
operação, há 23,2% das janelas parcialmente abertas para a entrada de ar fresco.
Obviamente, isso causa um significativo desperdício de energia indesejado.
Percebe-se que às vezes as pessoas usam a energia para aquecimento e
resfriamento sem serem conscientes sobre a eficiência energética, principalmente no
que diz respeito as várias exigências térmicas que precisam ser atendidas, como por
exemplo, para atingir tanto o ar fresco quanto uma temperatura adequada. Tal
comportamento quando mal utilizado com aquecimento e instalações de refrigeração
pode causar uma grande quantidade de desperdício de energia. Portanto, uma política
para oferecer incentivos e orientação para estratégias de uso / operação inteligentes de
instalações de aquecimento / arrefecimento no local de trabalho será uma contribuição
útil para a poupança de energia. Além disso, é necessário ser incorporado um
programa estratégico em gestão de energia institucional para elevar a educação e a
consciência ambiental nas empresas.
Como conclusão, o artigo de Liu et al (2012) demonstrou que os ocupantes são
intervenientes ativos do controle ambiental e suas respostas adaptativas são dirigidas
fortemente por estímulos térmicos ambientais e variam de época para época do ano e
de tempos em tempos, mesmo no mesmo dia. Positiva e dinâmica a adaptação
comportamental irá ajudar a economizar energia utilizada no aquecimento e
arrefecimento de edifícios. As pessoas ajustam-se para manter e melhorar o seu bem-
estar através de reações fisiológicas, psicológicas e comportamentais aos estímulos
ambientais.
62
Além disso, o artigo aborda as questões de como as edificações e
ambiente devem ser concebidos, utilizados e geridos de uma forma que atenda aos
requisitos de eficiência energética, sem comprometer o bem-estar e produtividade de
seus usuários.
63
3. METODOLOGIA
3.1. DEFINIÇÃO E DESCRIÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO DAS ZONAS E
PERÍODOS DE MEDIÇÕES
Após a coleta de material que compôs o referencial teórico, foi realizada a
delimitação do campo de pesquisa. Os locais pesquisados foram os restaurantes
universitários (RU e RS) da Unicamp, na cidade de Campinas-SP (ver figura 14). Os
dois restaurantes se localizam em pontos bem distintos no Campus da Unicamp em
Campinas.
Figura 14: Foto satélite da situação dos RU e RS da Unicamp. Fonte: Google Maps, 2013.
O RU se localiza perto de uma das vias de acesso principais, próximo ao ciclo
básico e ao lado da Biblioteca Central. Um edifício amplo de forma retangular,
construído em alvenaria, com pé direito duplo, janelas laterais operáveis e pintado de
cores claras. (ver figura 15).
64
Figura 15: Restaurante Universitário (RU). Fonte: Google Maps, 2011.
O RU tem capacidade para oitocentas pessoas sentadas e diariamente são
preparadas em sua cozinha, que apresenta características industriais, em torno de treze
mil refeições as quais são fornecidas ao próprio RU, ao Restaurante da Saturnino (RS),
Hospital da Unicamp e ao Colégio Técnico de Campinas para alunos e funcionários do
estabelecimento (ver figuras 16 e 17).
Figura 16: Restaurante Universitário em funcionamento.
Fonte: Nucci (2011).
65
Figura 17: Funcionários servindo os usuários no RU.
Fonte: Nucci (2011).
O restaurante universitário da Rua Saturnino de Brito, conhecido como "RS" se
localiza ao lado da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo (FEC),
praticamente na extremidade oposta a do RU. Possui forma arquitetônica retangular
longa e estreita, com um teto abobadado e o fechamento de suas paredes externas ao
norte, oeste e sul são predominantemente em vidro e aço (ver figura 18).
Figura 18: Restaurante da Saturnino (RS). Fonte: Autora.
Foram escolhidos estes dois restaurantes universitários por estes possuírem
cozinhas de características industriais e estarem situados em locais próximos um ao
outro. Infelizmente por problema de atrasos nas obras do RS, sua cozinha não foi
colocada em funcionamento e até o fechamento deste trabalho, permanece sem
previsão para o início do funcionamento da mesma. Por conta do ocorrido, foi decidido
66
manter o local previamente escolhido e apenas realizar medições na área do refeitório
do RS.
Após conseguir a autorização para iniciar as medições dos locais, o RU passou
por um período de greve seguido de reforma de suas dependências, ao reabrir e
novamente atingir seu contingente regular de usuários as medições no RU finalmente
foram iniciadas enquanto as obras para a construção do RS ainda seguiam com atraso.
Nesse meio tempo foram determinados pontos de medições, tanto aqueles que
eram importantes fontes de calor para os funcionários da cozinha, como os pontos no
interior do refeitório e o período de avaliação (dias, frequência e duração) para
levantamento de medições experimentais.
Dentro do RU foram definidos 6 (seis) pontos de medição segundo sua
relevância para a pesquisa (ver figura 19). Dentre esses 6 (seis) pontos, 3 (três) deles
foram posicionados em áreas de uso exclusivo de funcionários e outros 3 (três) de uso
comum, com predominância de usuários frequentadores do local. Essa divisão foi feita
para que fosse possível comparar a sensação térmica dos usuários e dos funcionários,
já que as áreas que os mesmos frequentam são diferenciadas e normalmente os
funcionários com o passar do tempo, tendem a se acostumar com a temperatura local
em que estão trabalhando diariamente.
67
Figura 19: Croqui pontos RU.
Fonte: Autora.
O primeiro ponto localiza-se na área de lava-bandejas, pois acreditava-se que
era uma área com bastante calor e umidade devido ao vapor liberado pela máquina que
lava/esteriliza as bandejas (ver figura 20). O trabalho neste pequeno espaço é de fluxo
praticamente contínuo, com algumas horas de pico durante o almoço e o jantar.
Ficando diversos trabalhadores nesta área de janelas pequenas e poucos metros
quadrados, disputando espaço com uma máquina quente que solta vapor.
68
Figura 20: Ponto 1 - RU.
Fonte: Autora.
O ponto 2 (dois) ficava localizado perto das mesas do refeitório e perto da área
de Buffet (ver figura 21). Este ponto foi escolhido devido a grande concentração de
pessoas nessa área, que ficam esperando para se servir no Buffet, pegar seus talheres
e copos, além da área de mesas que representa a atividade típica dos usuários do
restaurante.
Figura 21: Ponto 2 - RU.
Fonte: Autora.
O ponto 3 (três) situava-se em uma área de mesas, quase na extremidade
oposta do ponto 2 (dois) (ver figura 22). Este ponto foi escolhido para poder analisar o
conforto dos usuários durante a execução da atividade típica dos usuários do
restaurante, comer enquanto se está sentado. Comparando também com os resultados
do ponto dois que possuem atividades muito próximas.
69
Figura 22: Ponto 3 - RU.
Fonte: Autora.
O ponto 4 (quatro) ficava localizado próximo a rampa de acesso do local onde as
refeições eram servidas (ver figura 23). Área na qual era comum se ver a formação de
uma longa fila que se movia lentamente, com muitas pessoas apertadas. Em alguns
dos dias da realização deste trabalho pôde se observar a formação de uma fila tão
grande que esta saía das dependências do restaurante e continuava por vários metros
na parte de fora do estabelecimento (ver figura 24).
Figura 23: Ponto 4 - RU.
Fonte: Autora.
70
Figura 24: Fila externa para entrar no RU.
Fonte: Autora.
O ponto 5 (cinco) se situava em uma área funcional próxima ao frigorífico do
restaurante (ver figura 25). Esta parte possuía características distintas das do resto do
restaurante. Acreditou-se que seria interessante saber se naquele local haveria ou não
o problema de desconforto por frio.
Figura 25: Ponto 5 - RU.
Fonte: Autora.
O ponto 6 (seis) ficava localizado perto da zona de caldeiras na cozinha, área
também funcional, com grande concentração de calor. Esta área possuía 9 grandes
caldeiras e mais um fogão grande onde eram preparadas diariamente as cerca de 13
mil refeições para o almoço e o jantar (ver figura 26).
71
Figura 26: Ponto 6 - RU.
Fonte: Autora.
Após a inauguração do RS, que possui capacidade para aproximadamente 550
pessoas sentadas no seu amplo refeitório, onde são servidas em torno de 2 mil
refeições diárias no almoço - único horário de funcionamento do local - devido ao fato
da área da cozinha ainda não ter sua construção finalizada e não ser apresentado
nenhum tipo de previsão para o início do funcionamento da mesma, foi decidido realizar
as medição na área do refeitório do restaurante.
Assim como no RU, também optou-se pela medição de 3 pontos na área dos
usuários, objetivando ter uma boa amostragem do espaço (ver figura 27). Não foram
feitas entrevistas com os funcionários, visto que apesar deles também estarem na área
do refeitório do RS, suas condições de trabalho eram completamente distintas das dos
funcionários do RU, que ficavam próximos a caldeirões quentes, máquinas de lavar
bandeja a quente e frigorífico. No RS ao invés de se utilizar bandejas, eram utilizados
pratos os quais os funcionários lavavam a mão.
72
Figura 27: Croqui pontos RS.
Fonte: Autora.
O ponto 1 (um) ficava localizado perto das mesas do refeitório e perto da área de
self-service (ver figura 28). Este ponto foi escolhido devido a proximidade das mesas
onde eram executadas as atividades típicas dos usuários do restaurante e do self-
service que era uma área de geração de calor devido as comidas em banho-maria.
73
Figura 28: Ponto 01 - RS.
Fonte: Autora.
O ponto 2 (dois) situava-se em uma área mais central de mesas (ver figura 29).
Este ponto foi escolhido para poder analisar o conforto dos usuários durante a
execução da atividade típica dos usuários do restaurante, comer enquanto se está
sentado.
Figura 29: Ponto 02 - RS.
Fonte: Autora.
O ponto 3 (três) também situava-se em uma área de mesas, quase na
extremidade oposta do ponto 2 (dois)e apresentava certa proximidade da fachada de
vidro (ver figura 30).
74
Figura 30: Ponto 03 - RS.
Fonte: Autora.
3.2. MEDIÇÃO DAS VARIÁVEIS AMBIENTAIS
As variáveis ambientais medidas foram temperatura do ar, umidade relativa do
ar, temperatura de globo e velocidade relativa do ar.
3.2.1. Equipamentos para medição
Na realização da coleta dos dados das variáveis ambientais é recomendado que
se utilize a norma ISO 7726 (1998), a qual especifica os métodos e características
mínimas de utilização para o adequado levantamento das variáveis ambientais.
As medições da temperatura do ar e de globo foram feitas com a utilização de
um registrador de temperatura da marca Testo, modelo 175 - T2 (ver figura 31). Este
registrador possui um sensor interno, além de entrada para sensor externo. Possui
precisão de ± 0,5° C, com escala de medição é de -35° C a 70° C.
75
Figura 31: Registrador de temperatura. Fonte: Voltani, 2009.
A obtenção da temperatura de globo contou com um sensor de temperatura da
marca Testo, conectado no registrador de temperatura do modelo 175-T2. O sensor foi
inserido no interior de uma esfera oca de cobre com aproximadamente 1 milímetro de
espessura e diâmetro de 154,4 milímetros, pintado externamente de preto fosco, desta
maneira, garantindo uma emissividade mínima de 0,95. A esfera citada possui uma
abertura na direção radial, complementada por um duto cilíndrico de aproximadamente
25 milímetros de comprimento e 18 milímetros de diâmetro, o qual possui a função de
fixar o sensor por meio de uma rolha cônica de borracha, com diâmetro superior de em
torno de 20mm, diâmetro inferior de aproximadamente 15mm, altura de mais ou menos
20mm, com orifício no centro, na direção do seu eixo, para transpor o sensor e fixá-lo,
sem no entanto, permitir o fluxo de ar no interior do globo (ver figura 32).
76
Figura 32: Sensor de temperatura inserido no globo.
Fonte: Voltani, 2009.
Para coletar a umidade foi utilizado um registrador de temperatura e umidade da
marca Testo, modelo 175 - H1 (figura 33).O aparelho possui escala de medição entre
0% e 100% e precisão de ± 3%.
Figura 33: Registrador de temperatura e umidade. Fonte: Voltani, 2009.
77
Para medir a velocidade do ar foi utilizado um sensor de esfera quente de 3mm
da marca Testo, modelo 06351549 conectado a um registrador multi-função também da
marca Testo, modelo 445 (ver figura 34). O sensor de esfera quente citado possui uma
escala de medição entre 0m/s e 10m/s.
Figura 34: Registrador multi-funçãoe sensor de esfera quente. Fonte: Voltani, 2009.
Para medir a velocidade do ar também foi utilizado um termoanemômetro digital
com sonda fio quente,da marca Testo, modelo 405 - V1, com punho telescópico de 300
mm, cálculo do volume do caudal até 99,990 m3/h, escala de medição -20°C a 50°C e 0
m/s a 10 m/s , precisão de ±0.5°C e ±0.1 m/s. (ver figura 35).
78
Figura 35: Termoanemômetro de fio quente - Velocidade do ar.
Fonte: Autora.
Segundo recomendações da norma ISO 7726 (1998) os equipamentos de
medição das variáveis ambientais devem estar colocados a uma altura de 0,1m (nível
dos pés), 0,6m (nível do abdômen) e 1,10m (nível da cabeça) do nível do piso para
pessoas sentadas e 0,1 (nível dos pés), 1,1m (nível do abdômen) e 1,7m (nível da
cabeça) para pessoas em pé. Todavia, devido ao grande número de pontos que isso
implicaria e o reduzido número de equipamentos disponíveis, os equipamentos foram
colocados em caixa protetora (ponto 3 do RU e pontos 2 e 3 do RS) e tripé protegido
(ponto 2 do RU e ponto 1 do RS), fixados numa altura de 1,10 m do piso, onde as
pessoas desenvolviam atividades sentadas e em tripés, também protegidos, a uma
altura de 1,70 do piso nos pontos 1, 4, 5 e 6 do RU, onde as pessoas exerciam suas
atividades em pé (ver figuras 36 e 37).
79
Figura 36: Caixa protetora com equipamentos.
Fonte: Autora.
Figura 37: Tripé protegido com equipamentos.
Fonte: Autora.
3.2.2. Períodos de coleta
Foram coletados em pesquisa de campo por meio de monitoramento das
variáveis ambientais internas de interesse: a temperatura do ar, umidade relativa do ar,
80
temperatura de globo e velocidade relativa do ar, nos locais estabelecidos, no período
do inverno e do verão no RU e de verão (período mais crítico) no RS, em dias de
funcionamento normal dos restaurantes. As medições foram realizadas de forma
simultânea em todos os pontos em cada estabelecimento.
As medições foram realizadas nos períodos completos de funcionamento ao
público externo dos restaurantes, ou seja, no RU nos turnos do almoço (das 10:30 às
14 horas) e jantar (das 17:30 horas às 19:45), com registros a cada 15 minutos, tempo
este necessário para que fossem as medições manuais em todos os pontos. As
medições de verão no RU foram realizadas nos dias 19, 21 e 23 de março de 2012
(terceira semana após o início das aulas do semestre) e as de inverno nos dias 12, 14 e
15 de junho de 2012 (penúltima semana antes do encerramento das aulas do
semestre).
No RS as medições foram realizadas nos dias 04, 05 e 06 de março de 2013
(primeira semana de aula do semestre), no turno do almoço (das 11:30 às 14 horas)
apenas, devido ao fato do RS só servir refeições ao público externo neste turno e neste
horário, com registros a cada 15 minutos também.
3.3. OBTENÇÃO DAS VARIÁVEIS PESSOAIS
Através da aplicação de um questionário com a população pesquisada (usuários
e funcionários dos restaurantes universitários da Unicamp), foram coletadas
informações sobre a sensação de conforto e preferências térmicas, vestimenta e
atividade exercida no momento, além de registradas informações como sexo, idade,
altura, peso (ver anexo A). O modelo do questionário foi retirado do trabalho de
Barbosa (2013), que coletou variáveis pessoais de funcionários e usuários de
supermercados na cidade de Campinas e contêm informações suficientes para a
pesquisa em questão. Estes questionários foram aplicados a cada intervalo de 30
minutos, tempo suficiente para passar por todos os pontos realizando as entrevistas
dos questionários.
81
A partir das informações obtidas nos questionários, foram calculadas as taxas de
metabolismo (met) e isolamento térmico da vestimenta (clo) no programa Conforto 2.03
(RUAS, 2002) (ver figura 38 e 39).
Figura 38: Estimativa das taxas de metabolismo. Fonte: Autora.
82
Figura 39: Estimativa das taxas de isolamento térmico das vestimentas. Fonte: Autora.
3.4. CÁLCULO DO PMV E DO PPD
Para calcular os valores de PMV e PPD, foram inseridos no Programa Conforto
2.03 de Ruas (1999a) (ver figura 40) os valores das variáveis ambientais medidas em
campo e os dados das variáveis pessoais obtidos em todos os pontos de medição, de
ambos os restaurantes.
83
Figura 40: Cálculo do PMV e do PPD pela entrada dos dados coletados
nas medições no programa Conforto 2.03, de Ruas (1999). Fonte: Voltani, 2009.
Segundo Ruas (1999a), este programa foi desenvolvido com base nas normas
ISO 7730 (1994), ISO 8996 (1990), ISO 9920 (1995) e ISO 7726 (1998), visando a
avaliação do conforto térmico em ambientes construídos pelos principais fatores que
entreveem na sensação térmica das pessoas, que são a taxa metabólica, isolamento
térmico da roupa, temperatura radiante média, temperatura do ar, umidade e velocidade
relativa do ar. O programa também possibilita a simulação de diferentes interferências
nos ambientes, o que colabora no processo de tomada de decisões no que diz respeito
a melhoria da sensação térmica, em especial, nos locais de trabalho.
Gouvêa (2004), em seu trabalho, formulou um esquema das variáveis de entrada
e dos cálculos realizados pelo programa Conforto 2.03 (ver figura 41).
84
Figura 41: Esquema das variáveis de entrada para os cálculos realizados no programa Conforto 2.03.
Fonte: Gouvêa, 2004.
3.5. MÉTODO DE ANÁLISE DE DADOS
A partir de então os dados gerados pelo Software Conforto 2.03 foram
exportados para o programa Microsoft Excel, onde foram analisados os dados
coletados obtidos em campo, os quais foram tratados estatisticamente e comparados
com o modelo dos índices PMV e PPD da norma ISO 7730 (2005) e o modelo
adaptativo sugerido pela ASHRAE 55 (2010) para elaboração de texto e gráficos
ilustrando os resultados obtidos.
85
Sabe-se que na fase de revisão final deste trabalho foi lançada uma nova
atualização da norma ASHRAE 55 (2010), a ASHRAE 55 (2013), todavia esta nova
versão não apresentou mudanças significativas no que diz respeito a medições
experimentais, não afetando assim, o método de obtenção de dados e os resultados
deste trabalho.
Após averiguação dos dados medidos, foi decidido analisá-los em grupos de
pontos que se mostraram semelhantes. Por isso, no RU a análise foi dividida em grupo
de pontos ligados a área funcional (pontos 1, 5 e 6) e de utilização dos usuários do
refeitório (pontos 2, 3 e 4).
No RS, todos os pontos medidos eram referentes a área de utilização do
refeitório (pontos 1, 2 e 3), visto que a cozinha ainda não estava em funcionamento no
local.
Pelas medições terem sido efetuadas em um ambiente real, não se tem o
controle de todas as variáveis (ambientais e pessoais), por isso os resultados
encontrados são de natureza exploratória.
No programa Microsoft Excel foram montadas diversas planilhas com filtros, para
que fosse possível facilitar o entendimento e visualização dos resultados foram criados
algumas tabelas e gráficos baseados nos resultados encontrados na medição de
campo.
Entre as tabelas elaboradas para facilitar a compreensão dos resultados dos
conjuntos de variáveis ambientais e pessoais, foram compostas tabelas caracterizando
a população estudada e as variáveis ambientais e pessoais através da média, desvio
padrão, valores mínimos e máximos.
Foram criados gráficos com a caracterização da população (gênero e atividade)
e distribuição dos isolamentos térmicos das vestimentas.
Os gráficos e cálculos foram elaborados no programa Excel e no programa
Matlab (ver figura 42).
86
Figura 42: Tela do programa Matlab.
Fonte: Autora.
Foram realizadas análises de regressão linear simples por ser um método
utilizado em vários trabalhos da literatura, como em Voltani (2009) e Gouvêa (2004).
Além disso, a regressão linear pode ser considerado um método simples de análise que
relaciona duas variáveis (de resposta e preditora) A regressão linear simples é um
modelo matemático utilizado para descrever e predizer fenômenos observados, o qual
relaciona as variáveis envolvidas no mesmo através de uma função (GUERRA e
DONAIRE, 1979).
Neste trabalho realizou-se várias análises utilizando a regressão simples. As
varáveis utilizadas estão descritas na tabela 09.
87
Tabela 9: Variáveis da regressão linear simples. Fonte: Autora.
Gráfico Variável Resposta Variável Preditora
PMV x Sensação Térmica PMV Sensação Térmica Sensação Térmica x Temp. Operativa Sensação Térmica Temp. Operativa
PMV x Temp. Operativa PMV Temp. Operativa
Como não é possível conhecer e controlar todas as variáveis que interferem
neste fenômeno, o modelo estabelecido leva em consideração as variáveis que podem
ser controladas (variável explicativa), relacionando-as matematicamente, e aquelas que
não podem ser controladas e que tem uma variação aleatória (variável resposta)
(GUERRA e DONAIRE, 1979). Assim sendo, o modelo é dado por:
Y = α + Xβ + ε (eq.40)
Sendo:
Y: Variável resposta
X: Variável preditora
α: Intercepto
β: Coeficiente angular
ε: resíduo
Para a determinação da temperatura de neutralidade e a correspondente
porcentagem de insatisfeitos foram realizadas análises Probit, que consistem em um
modelo de regressão não linear cujo objetivo é identificar as probabilidades de um fato
ocorrer em variáveis binárias (sim ou não, falha ou sucesso, etc).
88
O modelo Probit analisa variáveis de interesse a partir das variváveis preditas
que servem para nortear estatisticamente a probabilidade das respostas. As variáveis
são definidas como explicativas e de respostas, sendo as explicativas variáveis
independentes (temperatura operativa) e as de respostas dependentes (variável térmica
obtida no questionário).
A figura 43 ilustra a modelagem probit (binária) utilizada neste trabalho.
Figura 43: Modelagem Probit.
Fonte: Autora.
As variáveis de sensação térmica obtidas nos questionários foram dividas em
três intervalos:
Conforto: intervalo fechado entre -1 e +1.
Calor: intervalo entre +1 e +3.
Frio: intervalo entre -1 e -3.
Após isso, modelou-se as seguintes variáveis binárias:
Var 1: calor (sim); conforto frio (não).
89
Var 2: calor conforto (sim); frio (não).
Então, achou-se a reta de conforto através de:
Var 2 – Var 1 = reta de conforto.
Onde o pico da reta de conforto represetará a temperatura de neutralidade.
A equação do modelo de análise probit é representada por:
𝜋(𝑋) = ∅(𝛼 + 𝛽𝑋) (eq. 41)
Onde:
𝜋(X): probabilidade acumulada da variável resposta;
X: variável explicativa;
∅: função de transformação da distribuição dos dados na curva normal acumulada;
𝛼: intercepção, ponto no qual os dados cruzam o eixo Y;
𝛽: coeficiente angular.
Por a análise Probit não ser uma regressão linear, a reta da distribuição dos
dados estimada é transformada numa curva por meio da função ∅.
A função ∅ é calculada pela equação 42.
∅(𝑋) = 1
√2𝜋𝛿 . 𝑒 {
−(𝑋− 𝜇)2
2𝛿2 } (eq. 42)
Onde:
X: variável independente;
90
𝜋: constante numérica;
𝛿: desvio padrão;
e: exponencial da base neperiana;
𝜇: média da distribuição da amostra;
𝛿2: variância da amostra.
3.6. CÁLCULO DA TEMPERATURA DE NEUTRALIDADE
O cálculo da temperatura de neutralidade nos modelos que utilizavam regressão
linear simples (sensação térmica real e modelo PMV) foram feitos a partir da equação
da regressão linear igualando a variável “y” a zero (temperatura neutra). Assim, resolve-
se a equação e o resultado da mesma, o “x”, será a temperatura de neutralidade.
Supondo que para um gráfico que relaciona PMV e temperatura operativa, a
equação de regressão linear simples é:
y = 0,14x - 2 (eq. 43)
Onde:
y : PMV
x : temperatura operativa
Para achar a temperatura de neutralidade deve-se substituir y = 0, logo:
𝑥 = 2
0,14 (eq. 44)
𝑥 = 14,2°C (temperatura de neutralidade).
91
Pelo modelo adaptativo esse cálculo foi feito através da equação de conforto do
próprio modelo e substitui o “x” pela temperatura externa mensal do mês da medição.
A equação do modelo adaptativo segundo a ASHRAE 55 (2010) é:
y = 0,31x + 17,8 (eq. 45)
Onde:
x : temperatura média mensal externa
y : temperatura operativa interna
Considerando-se, por exemplo, uma temperatura média mensal externa igual a
26°C, temos:
y = 0,31 * 26 + 17,8 (eq. 46)
y = 25,8°C (temperatura de neutralidade)
Para a análise Probit foi calculado a probabilidade de ocorrência de conforto
(calorconforto-calor) e o resultado disso gerou um gráfico o qual o máximo percentual
de conforto indicado em “y” indicava em “x” a temperatura de neutralidade do modelo.
Como exemplo pode-se considerar a tabela 10 que contém a probabilidade das
variáveis modeladas segundo a análise Probit. Neste caso, procura-se pelo valor
máximo da variável conforto que indicará a temperatura de neutralidade. Ainda na
tabela 10 a temperatura de neutralidade corresponde a 22,5°C.
92
Tabela 10: Exemplo de probabilidade de ocorrência por regressão Probit. Fonte: Autora.
Temperatura Operativa
Calorconforto Calor Conforto
(Calorconforto-Calor) Frio
(1-Calorconforto)
21.5 0.67 0.33 0.33 0.33
22.0 1.00 0.14 0.86 0.00
22.5 1.00 0.07 0.93 0.00
23.0 1.00 0.23 0.77 0.00
3.7. CÁLCULO DAS FAIXAS DE CONFORTO
A norma ISO 7730 (2005) estabelece 3 faixas limites de conforto, uma mais restritiva
(±0,2PMV), uma intermediária (±0,5PMV) e uma mais abrangente (±0,7PMV). Para
poder se fazer uma comparação entre os modelos PMV da ISO 7730 (2005) e modelo
adaptativo da ASHRAE 55 (2010) quanto a porcentagem de pessoas satisfeitas e
insatisfeitas dentro das faixas de conforto, foi feito uma analogia onde equiparou-se as
faixas de aceitabilidade térmica da ASHRAE 55 (2010), que são, 90% a mais restritiva e
80% a menos restritiva, com as faixas mais e menos restritivas da ISO 7730 (2005),
sendo respectivamente ±0,2PMV e ±0,7PMV. Apesar das faixas de conforto da ISO
7730 (2005) e da ASHRAE 55 (2010) terem grandezas diferentes, acredita-se que as
mesmas possuam significados próximos.
Os valores de PMV encontrados pelo programa Conforto 2.03 foram inseridos no
programa Matlab e nele calculado a porcentagem de pessoas que ficavam dentro de
cada uma das faixas de conforto citadas acima.
Assim, foi considerado que todas as pessoas que estavam dentro das faixas
avaliadas como conforto, e as que estavam fora dessas faixas como desconforto.
93
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
As medições de verão no RU foram realizadas nos dias 19 (dezenove), 21 (vinte
e um) e 23 (vinte e três) de março de 2012. Nos três dias de medição no RU no verão
foram realizadas 731 (setecentos e trinta e um) questionários com usuários e
funcionários do local. Nos dias 12 (doze), 14 (quatorze) e 15 (quinze) de junho de 2012
foram realizadas as medições de inverno no mesmo local, onde foram obtidos 503
(quinhentos e três) questionários.
Já no RS, as medições foram realizadas nos dias 04 (quatro), 05 (cinco) e 06
(seis) de março de 2013, apenas no turno do almoço e foram obtidas respostas para
163 (cento e sessenta e três) questionários no verão.
A porcentagem de homens e mulheres que frequentam o espaço é bastante
homogênea. Os entrevistados estavam próximos aos pontos de medição e foram
escolhidos de forma aleatória sem distinção quanto as características físicas, idade e
gênero.
No RU, a atividade da população entrevistada para cada ponto de medição é de
apenas funcionários nos pontos 1, 5 e 6, por esta ser uma área de acesso restrito a
estes e de apenas usuários do refeitório nos pontos 2, 3 e 4, que aguardavam na fila
para se servir (ponto 4) ou estavam sentados comendo (pontos 2 e 3).
No RS foram entrevistados apenas usuários do refeitório (pontos 1, 2 e 3),
devido a cozinha ainda não estar em funcionamento.
Na tabela 11 são apresentados os valores médios, máximos, mínimos e desvios
padrões de algumas características pessoais (idade, altura e peso) da população
pesquisada no RU, no período de verão, e na tabela 12 no período de inverno.
94
Tabela 11: Características pessoais RU - verão.
RU - Medições de Verão
Ponto 1 2 3 4 5 6 Todas
Tamanho da amostra 120 134 127 122 112 116 731
Idade (anos)
média 36 28 25 25 40 45 33
desviopadrão 7,45 11,06 6,22 8,58 11,01 9,19 1,93
mínimo 23 12 17 17 21 22 12
máximo 61 65 52 62 58 60 65
Altura (m) média 1,64 1,70 1,72 1,70 1,65 1,65 1,68
desviopadrão 0,08 0,09 0,09 0,09 0,07 0,08 0,01
mínimo 1,48 1,49 1,50 1,48 1,50 1,52 1,48
máximo 1,76 1,90 1,95 1,94 1,86 1,86 1,95
Peso (kg) média 74 71 70 67 74 73 72
desviopadrão 13,91 14,03 13,69 12,22 13,38 12,16 0,84
mínimo 47 47 40 44 48 49 40
máximo 103 110 125 101 115 92 125
No RU, no período de verão, a média da idade em anos foi de 33, com desvio
padrão de 1,93. A altura média foi de 1,68 m (desvio padrão de 0,01) e o peso foi de 72
kg, desvio padrão de 0,84.
95
Tabela 12: Características pessoais RU - inverno.
RU - Medições de Inverno
Ponto 1 2 3 4 5 6 Todas
Tamanho da amostra 85 84 87 84 81 82 503
Idade (anos)
média 34 33 33 33 33 34 33
desviopadrão 12,16 11,77 11,98 12,19 12,14 12,21 0,17
mínimo 22 18 17 14 21 24 14
máximo 61 55 63 59 60 57 63
Altura (m) média 1,63 1,68 1,71 1,70 1,69 1,65 1,68
desviopadrão 0,07 0,09 0,09 0,10 0,09 0,09 0,01
mínimo 1,48 1,45 1,48 1,40 1,50 1,53 1,40
máximo 1,82 1,91 1,95 1,90 1,93 1,86 1,95
Peso (kg) média 70 70 71 71 71 72 71
desviopadrão 13,53 13,28 13,39 12,37 13,59 13,31 0,12
mínimo 49 40 48 46 46 49 40
máximo 102 98 115 97 102 96 115
No mesmo local, no período de inverno, a média da idade foi de 33 anos, com
desvio padrão de 0,17. A altura média de 1,68 m (desvio padrão de 0,01) e o peso de
71 kg, desvio padrão de 0,12.
Na tabela 13 são apresentados os mesmos dados para o RS no período do
verão. A média da idade em anos da população pesquisada nesta área foi de 26 anos,
com desvio padrão de 0,40. A altura média foi de 1,71 m (desvio padrão de 0,01) e o
peso foi de 70 kg, desvio padrão de 0,30.
96
Tabela 13: Características pessoais RS - verão.
Ponto 1 2 3 Todas
Tamanho da amostra 56 53 54 163
Idade (anos)
média 26 26 26 26
desviopadrão 8,72 8,44 7,94 0,40
mínimo 18 17 17 17
máximo 56 54 58 58
Altura (m) média 1,71 1,71 1,72 1,71
desviopadrão 0,09 0,10 0,10 0,01
mínimo 1,50 1,52 1,52 1,50
máximo 1,90 1,96 1,90 1,96
Peso (kg) média 70 70 70 70
desviopadrão 14,58 14,60 15,11 0,30
mínimo 45 40 44 40
máximo 115 110 100 115
Fazendo um análise das características pessoais da população pesquisada para
os restaurantes em todos períodos, conforme mostrado nas tabelas 11,12 e 13, a média
de idade geral da população foi de 31 anos, a altura foi de 1,69 m e o peso foi de 71 Kg.
Podemos perceber que o RS apresentou uma média de idade diferente do RU, de 26
anos. Isso pode ser explicado pelo fato de não terem sido entrevistados funcionários no
RS, sendo a população predominantemente estudantil e mais jovem.
Na tabela 14 são apresentados os valores médios, máximos, mínimos e desvios
padrões das variáveis pessoais (vestimenta e metabolismo), além das variáveis
ambientais para o período do verão no RU. Através desses dados, são obtidos os
parâmetros de conforto térmico dos 731 (setecentos e trinta e um) entrevistados no RU
no verão e confrontados com os votos de sensação térmica coletados.
97
Tabela 14: Variáveis pessoais e ambientais no RU - verão.
RU - Medições de Verão
Ponto 1 2 3 4 5 6 Todas
Tamanho da amostra 120 134 127 122 112 116 731
Vestimenta (clo)
média 1,49 0,52 0,41 0,48 1,49 1,48 0,98
desviopadrão 0,47 0,34 0,07 0,25 0,54 0,47 0,18
mínimo 0,82 0,2 0,25 0,25 0,48 0,80 0,20
máximo 1,82 1,82 0,66 1,82 2,61 1,82 2,61
Taxa de metabolismo (met) média 1,7 1,0 1.0 1,2 1,7 1,8 1,4
desviopadrão 0,31 0,03 0,02 0,05 0,46 0,37 0,20
mínimo 1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,2 1,0
máximo 2,5 1,2 1,2 1,7 2,5 2,5 2,5
Temperatura do ar (◦C) média 27,42 26,61 27,59 27,14 26,11 27,25 27,02
desviopadrão 1,25 0,88 1,36 0,97 0,76 0,88 0,24
mínimo 23,90 24,40 24,50 24,80 24,40 24,90 23,90
máximo 29,40 28,10 30,10 28,80 27,20 28,60 30,10
Temperatura Radiante Média (◦C) média 27,72 27,26 27,47 27,87 26,44 27,03 27,3
desviopadrão 0,94 0,96 1,79 1,24 0,72 0,73 0,40
mínimo 25,00 25,20 20,80 22,60 24,30 25,40 20,80
máximo 29,60 29,00 29,80 30,00 27,90 28,30 30,00
Velocidade do Ar (m/s) média 0,10 0,13 0,11 0,09 0,07 0,13 0,11
desviopadrão 0,07 0,10 0,10 0,09 0,05 0,10 0,02
mínimo 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
máximo 0,42 0,36 0,50 0,30 0,22 0,36 0,5
Umidade Relativa (%) média 75,34 74,28 68,02 66,05 72,64 83,18 73,25
desviopadrão 7,97 6,08 7,75 6,65 4,18 8,80 1,65
mínimo 59,60 61,70 53,30 50,10 63,60 61,00 50,10
máximo 89,70 89,50 81,30 76,20 79,80 98,70 98,70
Temperatura Operativa (◦C)
média 27,57 26,92 27,52 27,48 26,27 27,15 27,15
desviopadrão 1,05 0,85 1,48 1,04 0,71 0,76 0,28
mínimo 24,45 25,20 23,55 23,70 24,4 25,35 23,55
máximo 29,45 28,25 29,95 29.00 27,55 28,45 29,95
98
Pela tabela 14 podemos perceber que em relação às variáveis ambientais, a
temperatura média do ar coletada nos dias de medições foi de 27,02°C (desvio padrão
de 0,24), a temperatura mínima do ar foi de 23,9°C e a máxima de 30,1°C. Para a
temperatura radiante obteve-se a média de 27,3°C (desvio padrão de 0,4). A velocidade
do ar média foi de 0,11m/s (desvio padrão de 0,02 m/s) e a umidade relativa média foi
de 73,25% (desvio padrão = 1,65). A temperatura operativa média foi de 27,5°C, com
desvio padrão de 0,28.
Para as variáveis pessoais deste mesmo local, a média da taxa de metabolismo
foi 1,4 met (desvio padrão = 0,20), a média do isolamento térmico das vestimentas foi
de 0,98 clo (desvio padrão de 0,18). A figura 44 mostra a distribuição da frequência dos
isolamentos térmicos das vestimentas do universo pesquisado no RU no verão. É
possível perceber nessa figura que, mesmo sendo verão, há um percentual
considerável (32.3%) de entrevistados com isolamento térmico da vestimenta na ordem
1,80 a 2,09 e até mesmo casos que vão 2,40 a 2,70 clo. Esse resultado se deve ao fato
da obrigatoriedade dos funcionários à utilização de equipamentos de proteção
individual, como botas de borracha, aventais, camisas e calças de manga comprida e
toucas.
99
Figura 44: Frequência dos isolamentos térmicos das vestimentas - RU verão.
Na tabela 15 também são apresentados os valores médios, máximos, mínimos e
desvios padrões das variáveis pessoais vestimenta e metabolismo, além das variáveis
ambientais para o período do inverno no RU. Foram realizadas 503 (quinhentas e três)
entrevistas neste período e confrontados com os votos de sensação térmica coletados.
2.6%
44.8%
17.9%
0.0% 0.0%1.7%
32.3%
0.0% 0.7%
Distribuição da Frequência dos Isolamentos Térmicos das Vestimentas dos usuários e
funcionários- RU (verão)
Isolamento Térmico das Vestimentas (clo)
100
Tabela 15: Variáveis pessoais e ambientais no RU - inverno.
RU - Medições de Inerno
Ponto 1 2 3 4 5 6 Todas
Tamanho da amostra 85 84 87 84 81 82 503
Vestimenta (clo)
média 1,26 1,16 0,46 1,17 1,24 1,23 1,09
desviopadrão 0,65 0,66 0,66 0,66 0,65 0,66 0,01
mínimo 0,63 0,33 0,29 0,33 0,63 0,63 0,29
máximo 1,82 1,82 0,74 1,82 1,82 1,82 1,82
Taxa de metabolismo (met) média 1,4 1,0 1.0 1,3 1,4 1,4 1,2
desviopadrão 0,40 0,00 0,00 0,36 0,37 0,38 0,19
mínimo 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
máximo 2,5 1,0 1,0 1,7 2,5 2,0 2,5
Temperatura do ar (◦C) média 27,4 24,4 24,3 24,2 24,2 24,3 24,3
desviopadrão 1,27 1,27 1,24 1,20 1,21 1,16 0,04
mínimo 22,6 22,3 22,4 21,7 21,5 22,1 21,5
máximo 27,2 27,2 26,8 25,4 24,0 26,1 27,2
Temperatura Radiante Média (◦C) média 24,8 24,8 24,7 24,7 24,6 24,7 24,7
desviopadrão 1,31 1,29 1,28 1,22 1,23 1,17 0,05
mínimo 22,8 22,7 22,9 23,2 21,5 22,7 21,5
máximo 27,3 28,1 27,7 27,0 24,6 26,4 28,1
Velocidade do Ar (m/s) média 0,12 0,12 0,12 0,11 0,10 0,11 0,11
desviopadrão 0,11 0,11 0,11 0,09 0,08 0,08 0,02
mínimo 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
máximo 0,32 0,30 0,82 0,38 0,20 0,21 0,82
Umidade Relativa (%) média 80,8 78,8 78,3 77,8 77,4 76,5 78,3
desviopadrão 8,18 8,59 9,14 9,46 9,45 9,07 0,51
mínimo 65,1 59,7 61,0 63,0 72,4 68,5 59,7
máximo 99,9 79,1 83,5 84,5 93,3 90,8 99,9
Temperatura Operativa (◦C)
média 25,2 25,0 24,7 24,3 23,2 24,5 24,5
desviopadrão 1,11 1,12 1,24 0,38 0,66 0,83 0,33
mínimo 22,8 22,7 22,7 22,6 21,5 22,4 21,5
máximo 27,2 27,2 27,3 25,9 24,3 26,2 27,3
101
No período do inverno, no que se refere às variáveis ambientais, a temperatura
média do ar coletada nos dias de medições foi de 24,3°C (desvio padrão de 0,04), a
temperatura mínima do ar foi de 21,5°C e a máxima de 27,2°C. A temperatura radiante
obteve a média de 24,7°C (desvio padrão de 0,05). A velocidade do ar média foi de
0,11m/s (desvio padrão de 0,02 m/s) e a umidade relativa média foi de 78,3% (desvio
padrão = 0,51). A temperatura operativa média foi de 24,5°C, com desvio padrão de
0,33.
Quanto as variáveis pessoais, a média da taxa de metabolismo foi 1,2 met
(desvio padrão = 0,19), a média do isolamento térmico das vestimentas foi de 1,09 clo
(desvio padrão de 0,01). A figura 45 mostra a distribuição do isolamento térmico das
vestimentas dos entrevistados no RU no período do inverno. É possível perceber nessa
figura que há uma maior concentração de indivíduos nas maiores faixas de isolamento
térmico (1,80 a 2,09 clo). Esse fato pode ser explicado pelo fato de ser um período mais
frio e as pessoas tenderem a se agasalharem mais nessa época.
Figura 45: Frequência dos isolamentos térmicos das vestimentas - RU inverno.
0.2%
36.8%
9.5%
0.0% 0.0%3.0%
50.5%
0.0% 0.0%
Distribuição da Frequência dos Isolamentos Térmicos das Vestimentas dos usuários e
funcionários - RU (inverno)
Isolamento Térmico das Vestimentas (clo)
102
Os valores médios, máximos, mínimos e desvios padrões das variáveis pessoais
vestimenta e metabolismo, além das variáveis ambientais coletadas com os 163
entrevistados no período do verão no RS são apresentados na tabela 16 e confrontados
com os votos de sensação térmica.
No que diz respeito às variáveis ambientais no RS, a temperatura média do ar
coletada, nos dias de medições foi de 32,3°C (desvio padrão de 0,04), a temperatura
mínima do ar foi de 27,5°C e a máxima de 35,2°C. Para a temperatura radiante obteve-
se a média de 32,5°C (desvio padrão de 0,55). A velocidade do ar média foi de 0,13m/s
(desvio padrão de 0,01 m/s) e a umidade relativa média foi de 60,1% (desvio padrão =
0,55).
103
Tabela 16: Variáveis pessoais e ambientais no RS - verão.
Ponto 1 2 3 Todas
Tamanho da amostra 56 53 54 163
Vestimenta (clo)
média 0,39 0,39 0,39 0,39
desviopadrão 0,14 0,14 0,12 0,01
mínimo 0,28 0,29 0,10 0,10
máximo 1,60 0,49 0,49 1,60
Taxa de metabolismo (met) média 1,00 1,00 1.00 1,00
desviopadrão 0,00 0,00 0,00 0,00
mínimo 1,00 1,00 1,00 1,00
máximo 1,00 1,00 1,00 1,00
Temperatura do ar (◦C) média 32,1 32,3 32,4 32,3
desviopadrão 1,78 1,79 1,86 0,04
mínimo 28,1 27,5 28,1 27,5
máximo 34,2 34,9 35,2 35,2
Temperatura Radiante Média (◦C) média 32,1 32,4 33,1 32,5
desviopadrão 2,78 2,49 1,72 0,55
mínimo 25,7 23,4 26,3 23,4
máximo 35,0 35,0 35,0 35,0
Velocidade do Ar (m/s) média 0,14 0,14 0,11 0,13
desviopadrão 0,17 0,18 0,17 0,01
mínimo 0,00 0,00 0,00 0,00
máximo 0,04 1,00 0,25 1,00
Umidade Relativa (%) média 59,8 59,7 60,8 60,1
desviopadrão 4,20 4,70 5,30 0,55
mínimo 55,0 50,8 54,1 50,8
máximo 71,1 68,0 71,0 71,1
Temperatura Operativa (◦C)
média 31,9 32,7 33,0 32,5
desviopadrão 1,69 2,14 1,97 0,23
mínimo 27,2 26,7 27,4 26,7
máximo 33,7 34,9 35,0 35,0
104
Quanto as variáveis pessoais dos usuários do RS, obtidas através observação in
loco e cálculo no programa Conforto 2.03 (RUAS, 1999), a média da taxa de
metabolismo foi 1,00 met (desvio padrão = 0,0), a média do isolamento térmico das
vestimentas foi de 0,39 clo (desvio padrão de 0,01). A figura 46 mostra a distribuição do
isolamento térmico das vestimentas das pessoas entrevistadas no RS. Diferente dos
resultados apresentados na figura 44 (RU verão), no RS (também verão) foram
entrevistados apenas usuários, com isolamento térmico das vestimentas somente em
faixas mais baixas (0 a 0,29 e 0,30 a 0,59 clo), pois os usuários poderiam optar por
quaisquer tipos de vestimentas, porém demonstraram preferência por vestimentas mais
leves por se tratar de um período mais quente.
Figura 46: Frequência dos isolamentos térmicos das vestimentas - RS verão.
Fazendo um análise das variáveis pessoais e ambientais da população
pesquisada para os restaurantes em todos períodos, conforme mostrado nas tabelas
14, 15 e 16, a média da vestimenta do RS (verão) foi de aproximadamente 40% menor
em relação ao RU (verão), resultado este esperado pelo fato de que no RS somente
9.2%
90.2%
0.0% 0.0% 0.0% 0.6% 0.0% 0.0% 0.0%
Distribuição da Frequência dos Isolamentos Térmicos das Vestimentas - RS (verão)
Isolamento Térmico das Vestimentas (clo)
105
foram coletados dados de usuários, enquanto que no RU foram coletados dados tanto
de usuários quanto de funcionários.
Quanto a taxa de metabolismo para toda a população pesquisada, o RS teve a
taxa mais baixa (1 met). Isso se deve ao fato de só terem sido entrevistados usuários
sentados comendo. Diferente do RU onde, além dos usuários sentados comendo,
foram entrevistados também usuários em pé na fila para se servir e funcionários
executando as mais diversas funções.
Considerando a média da temperatura do ar, da temperatura radiante e da
temperatura operativa para o período de verão no RS e RU, observou-se que o RS teve
temperaturas mais de 5°C maiores que no RU. Resultado esse interessante, pois além
do RS não ter cozinha em funcionamento, o que pode gerar mais calor, a quantidade de
pessoas que utilizaram o meso foi proporcionalmente menor do no RU.
Devido as altas temperaturas encontradas no RS, ao se transferir os dados
coletados para o programa Conforto 2.03 (RUAS, 1999) os valores extrapolavam o
limite máximo de desconforto e geravam erros no programa, não podendo assim serem
utilizados para a análise do modelo PMV (ISO 7730, 2005). Por isso, para análise de
conforto segundo o modelo da norma ISO 7730 (2005) serão apresentadas a seguir
apenas os resultados obtidos no RU.
Através das figuras 47 e 48 que mostram a relação PMV x PPD dos dados
obtidos no RU, separados por ponto e com sobreposição dos mesmos, pode-se ter uma
noção da configuração do local em relação a sensação dos usuários no período de
inverno e verão. Os pontos 2, 3 e 4 (usuários) se mostraram mais próximos ao estado
de conforto enquanto os pontos 1, 5 e 6 (funcionários) demonstraram ser os mais
desconfortáveis termicamente devido ao calor.
106
Figura 47: PMV x PPD de cada ponto do RU – verão e inverno.
107
Figura 48: PMV x PPD de todos os pontos do RU – verão e inverno.
A relação PMV x Sensação térmica dos pontos 1, 5 e 6 (funcionários) no RU
pode ser analisada através da figura 49. Há uma correlação de 9% entre o PMV e os
votos de sensação térmica para as mesmas condições ambientais.
Pode-se observar que ao se utilizar o modelo PMV (eixo das ordenadas), para
saber a sensação térmica dos funcionários, a maioria dos votos encontra-se acima de
0, o que indica algum grau de desconforto por calor. Neste eixo, apenas 2,4% dos votos
estão contidos na faixa de conforto ±0,7PMV, o que demonstra que a maioria dos
usuários apresentava algum grau de desconforto, seja por frio ou por calor. Nota-se que
pela análise da sensação térmica (real - eixo das abscissas) 19,1% das pessoas
alegavam estar confortáveis termicamente, enquanto que o restante, 80,9%,
encontrava-se desconfortável termicamente.
108
Figura 49: PMV x Sensação térmica dos funcionários no RU – verão e inverno.
A partir da sensação térmica e da temperatura operativa, determinaram-se os
intervalos de temperatura de conforto para o grupo de pontos 1, 5 e 6 no RU, segundo
as 3 categorias de conforto citadas na ISO 7730 (2005) (ver figura 50).
Essas três categorias de conforto adotam como critério para a condição de
conforto térmico os votos de sensação térmica entre ±0,2, ±0,5, ±0,7 PMV. Segundo
esses parâmetros, é possível obter intervalos de temperatura de conforto para a
população avaliada de:
Para o intervalo de ±0,2 PMV foi entre 20,4°C a 21,8°C.
Para o intervalo de ±0,5 PMV foi entre 19,2°C a 22,7°C.
Para o intervalo de ±0,7 PMV foi entre 18,5°C a 23,7°C.
Entre a sensação térmica x a temperatura operativa a correlação foi de 14,4%.
109
A temperatura de neutralidade térmica, segundo o modelo PMV foi calculada
tendo como base a regressão linear simples da temperatura operativa x sensação
térmica. O valor obtido foi de 21,1°C.
Figura 50: Sensação térmica x Temperatura operativa nos pontos dos funcionários do RU – verão e inverno.
Do mesmo modo, utilizando o mesmo critério, também buscou-se por meio do
Modelo de Regressão Linear Simples, uma zona de conforto para a relação entre o
PMV com a temperatura operativa (ver figura 51).
A correlação entre os dados calculados foi de 39,2% no verão e inverno.
As faixas de conforto calculadas foram:
Para o intervalo de ±0,2 PMV foi entre 12,8°C a 15,7°C.
Para o intervalo de ±0,5 PMV foi entre 10,7°C a 17,8°C.
110
Para o intervalo de ±0,7 PMV foi entre 9,3°C a 19,3°C.
A temperatura de neutralidade termica obtida da relação entre o PMV e a
temperatura operativa nestes pontos foi de 14,3°C.
Figura 51: PMV x Temperatura operativa nos pontos dos funcionários do RU – verão e inverno.
Com base no gráfico da mesma figura 51, foi calculado a PPD dos usuários dos
pontos 1, 5 e 6 no inverno e verão no período de medição no RU. Utilizou-se como
referência as faixas de conforto para o intervalo de ±0,2 PMV por ser uma faixa mais
restritiva e de ±0,7 PMV por ser uma faixa mais abrangente de conforto da ISO 7730
(2005).
Para o intervalo de ±0,2 PMV, a porcentagem de pessoas dentro dessa faixa de
conforto era de 0,5%. Isso indica que 99,5% dos entrevistados estavam fora desta faixa
111
de conforto. Para o intervalo de ±0,7 PMV, 1,8% das pessoas estavam dentro dessa
faixa de conforto, enquanto 98,2% estavam se sentindo desconfortáveis segundo este
limite.
Ao analisarmos através do modelo adaptativo da ASHRAE 55, a temperatura
operativa x temperatura média mensal externa para o mesmo grupo analisado (pontos
1, 5 e 6), percebe-se que a grande maioria das pessoas entrevistadas encontrava-se
dentro da faixa de conforto (ver figura 52). Pela utilização deste método, com uma
temperatura média externa mensal de 26°C no mês de março (CEPAGRI, 2013), temos
um total de 91,1% de pessoas dentro de uma faixa de aceitabilidade de 90%, 98,8%
dentro de uma faixa de 80% de aceitabilidade e apenas 1,2% fora dessa zona de
conforto. No mês de junho a temperatura média externa mensal ficou em 19,7°C
(CEPAGRI, 2013), o que levou a 94,3% de pessoas na faixa de aceitabilidade de 90%,
100% das pessoas na faixa de aceitabilidade de 80% e 0% fora das zonas de conforto
segundo o modelo adaptativo.
112
Figura 52: Temperatura operativa x Temperatura média mensal externa nos pontos dos funcionários do RU – verão e inverno.
Da mesma forma foram feitas as análise dos pontos ocupados pelos usuários no
RU. A relação PMV x Sensação térmica dos pontos 2, 3 e 4 pode ser analisada através
da figura 53. Há uma correlação de 13,4% entre o PMV (calculado) e os votos de
sensação térmica (coletados) para as mesmas condições ambientais.
Através do gráfico pode-se perceber que os pontos 2, 3 e 4 (usuários), segundo
o modelo PMV (eixo das ordenadas) encontrava-se em locais termicamente mais
confortáveis, tendo 73,4% dos votos contidos em ±0,7 PMV. Porém, segundo a
sensação térmica real (eixo das abscissas), esta porcentagem na mesma faixa de
valores é de 56,4%.
113
Figura 53: PMV x Sensação térmica dos usuários no RU – verão e inverno.
Também foram determinados os intervalos de temperatura de conforto para o grupo
de pontos 2, 3 e 4 (ver figura 54), a partir da sensação térmica e a temperatura
operativa, que mostrou uma correlação de 19,1%, segundo as 3 categorias de conforto
citadas na ISO 7730 (2005), sendo:
Para ±0,2 PMV, as temperaturas de conforto ficaram entre 22,5°C e 24,2°C.
Para ±0,5 PMV, as temperaturas de conforto ficaram entre 21,2°C e 25,4°C.
Para ±0,7 PMV, as temperaturas de conforto ficaram entre 20,4°C e 26,2°C.
A temperatura de neutralidade térmica para os pontos 2, 3 e 4 foi de 23,3°C.
114
Figura 54: Sensação térmica x Temperatura operativa nos pontos dos usuários do RU – verão e inverno.
Quanto à relação entre o PMV com a temperatura operativa (ver figura 55) nestes
pontos no inverno e no verão, a correlação entre os dados calculados foi de 42,5% e as
faixas de conforto foram de:
Para ±0,2 PMV, as temperaturas de conforto ficaram entre 24,3°C e 25,7°C.
Para ±0,5 PMV, as temperaturas de conforto ficaram entre 23,2°C e 26,8°C.
Para ±0,7 PMV, as temperaturas de conforto ficaram entre 22,5°C e 27,5°C.
A temperatura de neutralidade térmica entre o PMV e a temperatura operativa para
os pontos 2, 3 e 4 foi de 25°C.
115
Figura 55: PMV x Temperatura operativa nos pontos dos usuários do RU – verão e inverno.
Ainda com base no gráfico da figura 55, foi calculada a PPD dos usuários dos
pontos 2, 3 e 4 no inverno e verão no período de medição no RU. Como citado
anteriormente, utilizou-se como referência as faixas de conforto para o intervalo de ±0,2
PMV por ser uma faixa mais restritiva e de ±0,7 PMV por ser uma faixa mais
abrangente de conforto da ISO 7730 (2005).
Para o intervalo de ±0,2 PMV, a porcentagem de pessoas dentro dessa faixa de
conforto era de 16,1%, o que indica que 83,9% dos entrevistados estavam fora desta
faixa de conforto. Para o intervalo de ±0,7 PMV, 56,4% das pessoas estavam dentro
dessa faixa de conforto, enquanto 43,6% estavam se sentindo desconfortáveis segundo
este limite.
A temperatura média mensal externa para o grupo de pontos 2, 3 e 4, foi de 26°C no
mês de março (CEPAGRI, 2013). Cruzando-se os dados da temperatura operativa x a
116
temperatura média external mensal, obteve-se um total de 83,3% de pessoas dentro de
uma faixa de aceitabilidade de 90%, 96,9% dentro de uma faixa de 80% de
aceitabilidade e apenas 3,1% fora dessa zona de conforto. No mês de junho a
temperatura média externa mensal ficou em 19,7°C (CEPAGRI, 2013), o que indica
91,8% de pessoas na faixa de aceitabilidade de 90%, 100% das pessoas na faixa de
aceitabilidade de 80% e 0% fora das zonas de conforto segundo o modelo adaptativo
(ver figura 56).
Figura 56: Temperatura operativa x Temperatura média mensal externa nos pontos dos usuários do RU – verão e inverno.
Como mencionado anteriormente, devido às altas temperaturas encontradas no
RS, os valores extrapolavam o limite máximo de desconforto pelo modelo da ISO 7730
(2005), por isso, foi possível apenas fazer a análise pela ASHRAE 55 (2010), da
temperatura operativa x a temperatura média mensal externa.
117
A temperatura média mensal externa para todos os pontos de medição do RS,
no mês de março, foi de 25,6°C (CEPAGRI, 2013). A análise através do modelo
adaptativo da ASHRAE 55 (2010), temperatura operativa x temperatura média mensal
externa para o grupo analisado (pontos 1, 2 e 3), indicou que apenas 9% das pessoas
do universo estudado encontravam-se dentro de uma faixa de aceitabilidade de 90%,
11% dentro de uma faixa de 80% de aceitabilidade e 89% estavam fora da zona de
conforto segundo o modelo adaptativo (ver figura 57).
Figura 57: Temperatura operativa x Temperatura média mensal externa nos pontos dos usuários do RS – verão.
118
4.1. TEMPERATURA DE NEUTRALIDADE E PORCENTAGEM DE INSATISFEITOS
Para a determinação da temperatura de neutralidade e a correspondente
porcentagem de insatisfeitos foram realizadas análises de probabilidade de ocorrência
por regressão Probit. Neste trabalho, optou-se por utilizar apenas a modelagem em
varáveis binárias da regressão Probit.
Baseado no trabalho de Gouvea (2004), adotou-se a mesma determinação para
calor, conforto, frio e calorconforto. O ponto onde a linha intercepta a curva calor
representa a probabilidade de um indivíduo sentir calor. O ponto onde a linha intercepta
a curva calorconforto, representa a probabilidade de um indivíduo sentir calor ou
conforto. Subtraindo-se calorconforto de calor temos a probabilidade de um indivíduo
se sentir confortável. A parcela restante para completar os 100% do calorconforto,
representa a probabilidade de um indivíduo sentir frio, isto é 1- calorconforto é igual a
probabilidade de sentir frio.
Assim foi possível identificar a probabilidade de ocorrência de calor, conforto e
frio em função da temperatura operativa em cada conjunto de pontos no verão e no
inverno no RU (ver tabela 17).
119
Tabela 17: Análise da probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos
funcionários do RU (pontos 1, 5 e 6).
Temperatura Operativa
Calorconforto Calor Conforto
(Calorconforto-Calor) Frio
(1-Calorconforto)
21.5 0.67 0.33 0.33 0.33
22.0 1.00 0.14 0.86 0.00
22.5* 1.00 0.07 0.93** 0.00
23.0 1.00 0.23 0.77 0.00
23.5 1.00 0.17 0.83 0.00
24.0 1.00 0.31 0.69 0.00
24.5 1.00 0.37 0.63 0.00
25.0 0.93 0.56 0.37 0.07
25.5 0.98 0.55 0.43 0.02
26.0 1.00 0.41 0.59 0.00
26.5 1.00 0.57 0.43 0.00
27.0 1.00 0.54 0.46 0.00
27.5 1.00 0.58 0.42 0.00
28.0 1.00 0.77 0.23 0.00
28.5 1.00 0.78 0.22 0.00
29.0 1.00 0.89 0.11 0.00
29.5 1.00 1.00 0.00 0.00
* Temperatura de neutralidade.
** O valor em destaque indica o máximo percentual de conforto.
A partir disso, pode-se encontrar a temperatura de neutralidade e a
correspondente porcentagem de insatisfeitos. A figura 58 foi elaborada com os dados
resultantes da análise probit e mostra as curvas de sensação em função da
temperatura operativa.
120
Figura 58: Probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos funcionários do RU
– verão e inverno.
A temperatura de neutralidade dos pontos 1, 5 e 6, foi de 22,5°C, o que
corresponde a 93% da população em conforto térmico e 7% em desconforto. Estes
valores foram obtidos da interseção das regressões simples de calor e frio, que por sua
vez, tendem a coincidir com o máximo nível de conforto do gráfico.
A mesma análise também foi feita para os pontos 2, 3 e 4 (ver tabela 18).
121
Tabela 18: Análise da probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos usuários
do RU (pontos 2, 3 e 4).
Temperatura Operativa
Calorconforto Calor Conforto
(Calorconforto-Calor)
Frio (1-
Calorconforto)
22.5 0.69 0.08 0.62 0.31
23.0 0.95 0.05 0.90 0.05
23.5 0.95 0.07 0.88 0.05
24.0* 0.95 0.05 0.91** 0.05
24.5 0.98 0.12 0.86 0.02
25.0 1.00 0.14 0.86 0.00
25.5 0.98 0.20 0.79 0.02
26.0 1.00 0.16 0.84 0.00
26.5 1.00 0.27 0.73 0.00
27.0 0.99 0.36 0.63 0.01
27.5 0.99 0.33 0.66 0.01
28.0 1.00 0.32 0.68 0.00
28.5 1.00 0.54 0.46 0.00
29.0 1.00 0.44 0.56 0.00
29.5 1.00 0.44 0.56 0.00
30.0 1.00 0.67 0.33 0.00
* Temperatura de neutralidade.
** O valor em destaque indica o máximo percentual de conforto.
Para a probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos 2, 3 e 4, no
verão e no inverno no RU, a temperatura de neutralidade, foi de 24°C correspondendo
a 91% da população dentro da categoria conforto, o que por sua vez representa um
percentual de 9% da população em desconforto térmico (ver figura 59).
122
Figura 59: Probabilidade de ocorrência por regressão Probit nos pontos dos usuários do RU –
verão e inverno.
4.2. ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE MODELOS PMV, ADAPTATIVO E A
SENSAÇÃO TÉRMICA REAL
Com base na sensação térmica obtida através de questionários, foram
calculadas as temperaturas de neutralidade para o RU no verão e no inverno, através
de dois métodos distintos: a regressão linear simples e a análise por regressão Probit.
Os resultados mostraram que por meio do cálculo de regressão linear simples a
temperatura de neutralidade obtida nos pontos 1, 5 e 6, no RU foi de 21,1°C.
Já com a análise por regressão Probit foi possível averiguar a probabilidade de
ocorrência por calor, conforto e frio e a temperatura de neutralidade térmica da
123
população estudada no período de verão e inverno no RU. A temperatura de
neutralidade encontrada para os mesmos pontos, na qual ocorreu o máximo percentual
de conforto foi para a temperatura operativa de 22,5°C, o que corresponde a um
percentual de 93% de pessoas satisfeitas. Para tais pontos, a temperatura de
neutralidade térmica segundo o modelo PMV/PPD foi de 14,3°C.
Pelo método da ASHRAE 55 (2010), pode-se perceber que nos pontos 1, 5 e 6, a
grande maioria das pessoas entrevistadas encontrava-se dentro da faixa de conforto.
No mês de março, considerando a temperatura média externa mensal que foi de 26°C
(CEPAGRI, 2013), com o percentual de 98,8% pessoas na faixa de 80% aceitabilidade
e 91,1 % na faixa de 90% de aceitabilidade. Apenas 1,2% das pessoas entrevistadas
ficaram fora dessa faixa de conforto. Neste período, segundo o modelo adaptativo, a
temperatura de neutralidade foi de 25,9°C.
Já no mês de junho, a temperatura média externa mensal ficou em 19,7°C
(CEPAGRI, 2013), o que levou a 94,3% de pessoas na faixa de aceitabilidade de 90%,
100% das pessoas na faixa de aceitabilidade de 80% e 5,7% fora das zonas de
conforto. Para este mês, a temperatura de neutralidade calculada foi de 23,9°C.
A tabela 19 mostra a diferença entre os valores maiores e os menores, obtidos
para a temperatura de neutralidade nos pontos 1, 5 e 6, pelos diferentes métodos e
períodos.
Nos pontos 2, 3 e 4 do RU, a temperatura de neutralidade encontrada por
regressão linear simples foi de 23,3°C.
A análise por regressão Probit nestes pontos indicou uma temperatura operativa
de neutralidade de 24°C, onde o máximo percentual de conforto foi encontrado,
correspondendo a um percentual de 91% de pessoas satisfeitas. Segundo o modelo
PMV/PPD esta temperatura foi de 25°C.
124
Tabela 19: Diferenças para a temperatura de neutralidade nos pontos 1, 5 e 6 (funcionários).
Método Diferença (°C)
Probit x Regressão linear simples 1,4
Probit - ISO 8,2
Probit - ASHRAE verão 3,4
Probit - ASHRAE inverno 1,4
Regressão linear simples - ISO 6,8
Regressão linear simples - ASHRAE verão 4,8
Regressão linear simples - ASHRAE inverno 2,8
ISO - ASHRAE verão 11,6
ISO - ASHRAE inverno 9,6
Considerando o método da ASHRAE 55 (2010) nestes pontos, a temperatura
média externa mensal do mês de março também foi de 26°C (CEPAGRI, 2013), visto
que as medições foram realizadas simultaneamente em todos os pontos. A
porcentagem de pessoas satisfeitas na faixa de aceitabilidade de 80% foi de 96,9% e
83,3% na faixa de 90%. Fora desta zona de conforto encontravam-se 3,1% das
pessoas entrevistadas.
No mês de junho a temperatura média externa mensal ficou em 19,7°C
(CEPAGRI, 2013), o que indica 91,8% de pessoas na faixa de aceitabilidade de 90%,
100% das pessoas na faixa de aceitabilidade de 80% e 8,2% fora das zonas de
conforto segundo o modelo adaptativo.
As temperaturas de neutralidades nos meses de março e junho foram de 25,9°C
e 23,9°C, respectivamente, pois a temperatura média externa mensal foi a mesma em
todos os pontos devido a simultaneidade das medições.
125
A tabela 20 mostra a diferença entre os maiores e menores valores, obtidos para
os pontos 2, 3 e 4 quanto à temperatura de neutralidade, pelos diferentes métodos e
períodos.
Tabela 20: Diferença para a temperatura de neutralidade nos pontos 2, 3 e 4 (usuários).
Método Diferença (°C)
Probit - Regressão linear simples 0,7
Probit - ISO 1,0
Probit - ASHRAE verão 1,9
Probit - ASHRAE inverno 0,1
Regressão linear simples - ISO 1,7
Regressão linear simples - ASHRAE verão 2,6
Regressão linear simples - ASHRAE inverno 0,6
ISO - ASHRAE verão 0,9
ISO - ASHRAE inverno 1,1
4.3. COMPARAÇÃO DAS PORCENTAGENS DE SATISFAÇÃO E INSATISFAÇÃO
DOS USUÁRIOS ENTRE OS MODELOS
Comparando-se os valores das faixas de conforto do modelo PMV com as faixas
de aceitabilidade térmica do modelo adaptativo nos pontos dos funcionários (pontos 1,
5 e 6), percebe-se uma discrepância conforme mostra a tabela 21.
A porcentagem de pessoas dentro da faixa de conforto de (±0,2 PMV) da norma
ISO foi de apenas 0,5%, enquanto que pelo modelo adaptativo da ASHRAE 55 (2010),
na faixa também mais restritiva, de 90% de aceitabilidade, a porcentagem de pessoas
confortáveis foi de 91,1% no mês de março e de 94,3% no mês de junho.
126
Já para a faixa mais abrangente da ISO 7730 (±0,7 PMV) a porcentagem de
pessoas dentro da faixa de conforto foi de 1,8%, valor este muito abaixo dos 98,8% de
pessoas dentro da faixa de aceitabilidade mais abrangente da ASHRAE 55 (faixa de
aceitabilidade de 80%) no mês de março e de 100% para a mesma faixa no mês de
junho.
Tabela 21: Faixas de conforto x faixas de aceitabilidade no verão e inverno nos pontos 1, 5 e 6
(funcionários).
CONFORTO (%) DESCONFORTO (%)
ISO 7730 (±0,2 PMV) 0,5 99,5 ISO 7730 (±0,7 PMV) 1,8 98,2
ASHRAE 55 (90%) - março 91,1 0,9 ASHRAE 55 (80%) - março 98,8 1,2 ASHRAE 55 (90%) - junho 94,3 5,7 ASHRAE 55 (80%) - junho 100 0
Nos pontos 2, 3 e 4 (ver tabela 22), a porcentagem de pessoas dentro da faixa
de conforto de (±0,2 PMV) da norma ISO 7730 (2005) aumentou em comparação a
porcentagem obtida nos pontos 1, 5 e 6 e alcançou 16,1%. Todavia, este valor ainda é
baixo se comparado com os obtidos pelo modelo adaptativo da ASHRAE 55 (2010), na
faixa mais restritiva, de 90% de aceitabilidade, que mostrou uma porcentagem de
pessoas confortáveis de 83,3% no mês de março e de 91,8% no mês de junho.
Para a faixa mais abrangente da ISO 7730 (±0,7 PMV) a porcentagem de
pessoas dentro da faixa de conforto foi de 56,4%. Pela ASHRAE 55 (2010), na faixa de
80% de aceitabilidade, a porcentagem de pessoas confortáveis foi de 91,8% no mês de
março e de 100% no mês de junho.
127
Tabela 22: Faixas de conforto x faixas de aceitabilidade no verão e inverno nos pontos 2, 3 e 4
(usuários).
CONFORTO (%) DESCONFORTO (%)
ISO 7730 (±0,2 PMV) 16,1 83,9
ISO 7730 (±0,7 PMV) 56,4 43,6
ASHRAE 55 (90%) - março 83,3 16,7
ASHRAE 55 (80%) - março 96,9 3,1
ASHRAE 55 (90%) - junho 91,8 8,2
ASHRAE 55 (80%) - junho 100 0
Considerando as tabelas 21 e 22 é possível notar que em ambos os casos houve
uma discrepância considerando a porcentagem de indivíduos confortáveis dentro das
faixas de aceitabilidade térmica dos diferentes modelos. Um dos motivos para essa
diferença é que nos pontos 1, 5 e 6 (funcionários) o local era termicamente mais quente
do que nos pontos 2, 3 e 4 (usuários), por isso o número de pessoas dentro de ambas
as faixas de aceitabilidade térmica da ISO 7730 (2005) nos pontos do funcionários foi
menor do que nos pontos dos usuários. Além disso, o modelo adaptativo da ASHRAE
55 (2010) leva em consideração a adaptação das pessoas, mesmo em ambientes mais
quentes ou mais frios, tendendo a possuir uma maior faixa de aceitabilidade térmica do
que no modelo PMV.
128
129
5. CONCLUSÕES
Diante dos resultados apresentados neste trabalho é possível perceber que as
faixas de conforto térmico e temperatura de neutralidade, obtidas por meio dos votos da
população pesquisada, são semelhantes às recomendas pela ISO 7730 (2005) e
ASHRAE 55 (2010) nos pontos dos usuários (2, 3 e 4).
Para os pontos dos funcionários (1, 5 e 6) houve uma discrepância entre as
temperaturas de neutralidade da ISO 7730 (2005), as obtidas pelos questionários e a
análise Probit. Acredita-se que esta divergência seja devido ao tipo de vestimenta,
atividade executada e ambiente térmico serem mais elevados do que nos pontos 2, 3 e
4 e que o modelo PMV tende a estimar menores temperaturas de conforto para locais
muito quentes.
Percebeu-se que a maior discrepância quanto a temperatura de neutralidade foi
encontrada entre as normas ISO 7730 (verão e inverno) e ASHRAE 55 (verão) nos
pontos 1, 5 e 6 do RU. Resultado esse esperado, visto que o modelo adaptativo da
ASHRAE 55 (2010) considera o quão adaptados os indivíduos estão ao ambiente
mesmo que esse seja considerado desconfortável segundo a ISO 7730 (2005).
Outro resultado interessante encontrado neste trabalho foi em relação as
temperaturas internas encontradas no RS. As mesmas foram superiores as
encontradas no RU nos pontos dos usuários no período de verão.
Como parâmetro de comparação, a temperatura média externa mensal em
março de 2012 na região do RU foi de 26°C. Neste período a temperatura no interior do
RU chegou até 30,1°C nos pontos dos usuários.
Para o RS, a temperatura externa mensal no mês de março de 2013 foi de
25,6°C, valor este um pouco inferior para o mesmo parâmetro no ano anterior, quando
foi feita a análise do RU. Todavia, no RS a temperatura interna atingiu 35,2°C nos
pontos dos usuários. Diferença essa considerável em relação aos 30,1°C do RU.Este
130
resultado pode ser devido ao diferente tipo de envoltória utilizado nas edificações,
entretanto recomenda-se a realização de um trabalho futuro sobre o tema na qual
deverá ser feita uma análise mais profunda para verificar esta e outras possibilidades.
Neste trabalho percebeu-se que a utilização do método PMV descrito na ISO
7730 (2005) não foi adequado para avaliar os índices de conforto em ambientes mais
quentes, que ultrapassavam seu limite máximo de desconforto como no caso do RS.
Pois, utilizando o modelo da ISO 7730 (2005), não foi viável quantificar o quão
insatisfeitos estavam os usuários, apenas que estavam muito desconfortáveis
termicamente devido ao calor. Pela ASHRAE 55 (2010), pode-se verificar que estes
usuários estavam sim fora da faixa de conforto e tendendo muito para o calor,
entretanto foi possível também quantificar essa porcentagem de pessoas insatisfeitas.
Além disso, em ambientes mais extremos termicamente como nos pontos 1, 5 e
6 do RU em relação aos outros pontos, se compararmos os resultados encontrados
através do modelo PMV, estes foram mais discrepantes da sensação térmica obtida
através dos questionários do que os resultados apresentados pelo modelo adaptativo.
O modelo PMV também apresentou para as amostras coletadas resultados bem
divergentes quanto a temperatura de neutralidade térmica. Comparando as
temperaturas de neutralidade térmicas da ISO 7730 (2005) com a da sensação térmica
dos usuários a diferença atingiu até 6,8°C. Já comparando-se o resultado da
temperatura de neutralidade da ISO 7730 (2005) com o resultado obtido pela ASHRAE
55 (2010), chegou-se ao extremo de 11,6°C nas situações de maior calor/desconforto.
Acredita-se que uma importante contribuição deste trabalho foi a formação de um
banco de dados com mais de mil e quatrocentas entrevistas com funcionários e
usuários dos restaurantes universitários da Universidade Estadual de Campinas -
Campus Campinas, bem como mais de setecentas e cinquenta medições das variáveis
ambientais.
131
Este trabalho apresentou um estudo de caso com uma análise comparativa entre
as normas ISO 7730 (2005) e ASHRAE (2010) em dois restaurantes universitários da
Unicamp, área pouco explorada do ponto de vista do conforto térmico no Brasil. Espera-
se que possa ser útil para futuros trabalhos sobre o tema.
132
133
6. REFERÊNCIAS
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144
ANEXOS
Anexo A - Questionário de Avaliação Térmica
145
Anexo B - Zona de conforto para utilização do método gráfico simplificado (SILVA, 2013).
146
Anexo C - Faixa de temperatura operativa e velocidade do ar aceitáveis para a zona de conforto térmico com taxa de umidade igual a 0,010 (SILVA, 2013).