conforto termico

CONFORTO TÉRMICO

UFMS – CCET – DECCurso de Arquitetura e UrbanismoDisciplina: Conforto AmbientalProfs: Ana Paula da Silva Milani,

José Alberto Ventura Couto eWagner Augusto Andreasi

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IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DE CONFORTO TÉRMICO

• Satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável.

• Performance humana – melhor rendimento.

• Conservação de energia

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CONFORTO TÉRMICO

• “Condição da mente que expressa satisfação com o meio térmico” -ASHRAE.

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NEUTRALIDADE TÉRMICA• “É a condição na qual a pessoa não prefira

nem mais calor nem mais frio no ambiente ao seu redor” – Fanger(1982).

• “É a condição da mente que expressa satisfação com a temperatura do corpo com um todo” – Tanabe (1984).

• Neutralidade térmica é uma condição necessária mas não suficiente para que uma pessoa esteja em conforto térmico, pois ela pode estar exposta a um campo assimétrico de radiação.

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VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM O CONFORTO TÉRMICO• Atividade desempenhada, M (W/m2).• Isolamento térmico das roupas utilizadas, ICL

(clo).• Temperatura do ar, ta (ºC)• Temperatura radiante média, trm (ºC)• Velocidade do ar, var (m/s)• Pressão parcial do vapor de água no ar

ambiente, pa (kPa)

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O CORPO HUMANO• 36,1ºC ≤ temp. corp ≤ 37,2ºC

• Limite inferior = 32ºC• Limite superior = 42ºC

• 100W ≤ calor gerado ≤ 1000W que é dissipado:• Através da pele:

• Perda sensível de calor por convecção e radiação;• Perda latente de calor por evaporação do suor e

por dissipação da umidade da pele.

• Através da respiração:• Perda sensível de calor por convecção;• Perda latente de calor por evaporação.

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O CORPO HUMANO

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O CORPO HUMANO• Zonas de conforto:

• Pessoas nuas: 29ºC a 31ºC• Pessoas vestidas com vestimenta normal de

trabalho (ICL = 0,6 clo ) = 23ºC a 27ºC• Temp neutra (particular) = neutralidade térmica.

• tcorpo < tneutra ⇒ vaso constrição• tcorpo < 35ºC ⇒ perda de eficiência• tcorpo < 31ºC ⇒ temperatura letal• tcorpo > tneutra ⇒ vaso dilatação• tcorpo > 37ºC ⇒ suor• tcorpo > 39ºC ⇒ perda de eficiência• tcorpo > 43ºC ⇒ letal

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AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)

• Balanço de calor do corpo – Fanger (1982)M - W = Qsk + Qres = (C + R + Edsk + Eesk) + (Cres + Eres)

M = Taxa metabólica de produção de calor pelo corpo (W/m2);W = Trabalho muscular ou eficiência mecânica - igual a zero para a maioria das atividades sedentárias - (W/m2);Qsk = Perda total de calor através da pele (W/m2);Qres = Perda total de calor através da respiração (W/m2);C = Perda sensível de calor por convecção pela pele (W/m2);R = Perda sensível de calor por radiação pela pele (W/m2);Edsk = Perda de calor latente por difusão de suor pela pele (W/m2);Eesk = Perda de calor latente por evaporação de suor pela pele (W/m2);Cres = Perda sensível de calor por convecção pela respiração (W/m2);Eres = Perda de calor latente por evaporação através da respiração (W/m2);

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• Fanger também a carga térmica que atua sobre o corpo:L = M - 3,05(5,73 - 0,007*M - pa) - 0,42(M - 58,15) - 0,0173*M(5,87 - pa) - 0,0014*M(34 - ta) - 3,96*10-8 fcl [(tcl + 273)4 - (trm + 273)4 ] - fcl*hc (tcl - ta)

E considerou também que estado permanente de troca da calor, a carga térmica que atua no corpo é zero, produzindo então a equação de conforto térmico:

VMP = [0,303*exp(-0,036*M) + 0,028]*L

VMP = Voto Médio Predito ou estimadoM = Atividade desempenhada pela pessoa (Met)L = Carga térmica atuante sobre o corpo

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• Da mesma apresentou a equação de cálculo da Percentagem predita de Pessoas termicamente Desconfortáveis:

PPD = 100 - 95*exp[-(0,03353*VMP4 + 0,2179*VMP2)]

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• A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi utilizada nos estudos de FANGER.

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CÁLCULO DO PMV E PPD

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• Variáveis Humanas:• Atividade desempenhada, M (W/m2).• Isolamento térmico das roupas utilizadas, ICL (clo).

• Variáveis Climáticas:• Temperatura do ar, ta (ºC)• Temperatura radiante média, trm (ºC)• Velocidade do ar, var (m/s)• Pressão parcial do vapor de água no ar ambiente, pa

(kPa)

CÁLCULO DO PMV E PPD

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DESCONFORTO ASSIMÉTRICO

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• Por Radiação Térmica:

• Janelas frias• Superfícies não isoladas• Máquinas, etc


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• Por Correntes de ar:

• Ambientes ventilados naturalmente,

• Automóveis,• Escritórios, etc


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• Pela diferença na ta no sentido vertical:

• Cabeça x tornozelo• As pessoas são mais

tolerantes qdo a cabeça estives mais fria


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• Pisos aquecidos ou resfriados:• Faixas:• carpetes/tapetes: de 21

a 28ºC• madeira: 24 a 28ºC• concreto: 26 a 28,5ºC• pessoas calçadas em

ativ. sed.: 25ºC• caminhando: 23ºC

CONFORTO TÉRMICO

2.- REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO

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REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO

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• As várias formas de representação foram elaboradas procurando englobar o efeito conjunto de variáveis que influenciam o conforto térmico humano.

• Índices biofísicos = f (trocas de calor entre o corpo e o ambiente)

• Índices fisiológicos = f (ta ; trm ; ua e va)

• Índices subjetivos = f (sensações subjetivas)

REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO

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• Índice de Temperatura Efetiva (E.T.) – Hougthen, Yaglou e Miller (1923)

• Predict 4-Hours Sweat Rate (P4S.R.) – McArdle –(1947).

• Zona de Conforto de Olgyay (1963)• Zona de Conforto da ASHRAE• Carta Bioclimática de Givoni• Índice de Conforto Equatorial• ISO 7730/2005

T.E. DE HOUGTHEN, YAGLOU E MILLER

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• Elaborado entre 1923 e 1925. • Correlação entre as

sensações de conforto e as condições de temperatura, umidadee velocidade do ar.

• Pessoas habitualmente vestidas, em trabalho leve.

T.E. DE HOUGTHEN, YAGLOU E MILLER

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• Pessoas semi-nuas, em repouso.

PREDICT 4-HOURS SWEAT RATE – (P.4S.R.)

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• Predict 4-HoursSweat Rate

ÍNDICE DE CONFORTO EQUATORIAL - Webb

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Fonte: Frota, A., B.; Schiffer, S., R. Manual de Conforto Térmico – Studio Nobel. SP. 2001.

ZONA DE CONFORTO ASHRAE

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• Pessoas com atividade sedentária, roupa típica de verão.

ZONA DE CONFORTO OLGYAY

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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento)

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CONFORTO TÉRMICO

3.- NORMALIZAÇÃO

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ISO/FDIS 7730:2005(E)

• A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi utilizada nos estudos de FANGER.

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ISO/FDIS 7730:2005(E)

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ISO/FDIS 7730:2005(E)

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CONFORTO TÉRMICO

4.- DE ONTEM ATÉ HOJE, ONDE ESTAMOS?

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De ontem até hoje, como estamos?

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Conforto Térmico• Sócrates, IV AC e Vitruvius, I DC• Revolução industrial

• Zona de conforto → Houghten e Yagloglou (1923)• Limites das condições ambientais de trabalho → Vernon e Warner

(1932) e Bedford (1936)• Pelo caráter multidisciplinar o precursor foi Olgyay (1963)

• Mais recentemente 2 vertentes: Câmaras climatizadas (Fanger, 1970 → ASHRAE 55/92 e a ISO 7730/2005) e as Pesquisas de campo No exterior – Auliciems (1969); Humphreys (1976); Nicol (1993, 1996 e 2004); Mallick (1996); Parsons (2002); Toftum (2002); de Dear e Bragger (2002); Havenith, Holmér e Parsons (2002) entre outros. No Brasil - Sá (1934); Ribeiro (1945); Landi (1976); Roriz (1996) Araujo (1996); Xavier e Lamberts (1999) e Xavier (2000) entre outros.

QUESTIONAMENTOS A NORMA (Mod. Fanger)

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• Nicol (1993) Não concorda que o balanço entre o calor produzido e o calor perdido pelo corpo é condição necessária para obtenção de conforto térmico,

• Nicol (1993) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo foi desenvolvido em estado térmico estável.

• Nicol (1993), Xavier (2000) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo não leva em conta a adaptação, os hábitos e estilos de vida das pessoas; aspectos de natureza física, psicológica e fisiológica.

• Xavier (2000) As tabelas levam a erros, mais de 50 na taxa metabólica e até 25% no isolamento das roupas.

QUESTIONAMENTOS A NORMA (Mod. Fanger)

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• Humphreys e Nicol (2002) O modelo PMV pode produzir predição errônea sempre que aplicado a um grande grupo de pessoas

• Nicol (2004) Limites da temperatura do ar e velocidade do ar e as variáveisclimáticas sendo instantâneas não refletem todo período da pesquisa.

• Dear (2004) Em câmaras climáticas, não é possível identificar corretamente qual é o fator de insatisfação das pessoas.

RESULTADOS EM PESQUISAS DE CAMPO

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Nicol (1996)A umidade relativa e a velocidade do ar tiveram pequeno efeito na sensação térmica experimentada.A temperatura de conforto, Icl e o voto de conforto são dependentes da varaiação da temperatura externa.

Mallick (1996)As preferências das pessoas de diferentes localizações variam em termos da aclimatização experimentada.

Xavier (2000)Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953Sensações Térmicas (S) = (0,8.e 0,0038 . M – 0,971) L sendo

M = Taxa Metabólica e L = carga térmica atuando no corpo

Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 – 75,35 . e ( 0,058 . S –[4] – 0,569 . S –[2])

Xavier (2000)Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953

Sensações Térmicas (S) = 0,0239.M(5,87-pa)-0,0071.M(34-ta)-0,885(5,73-

-0,007M-pa)+0,238.10-8fcl[(tcl-273)4-(tr-273)4

Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 – 75,35 . e ( 0,058 . S4 – 0,569 . S2)

Humphreys e Nicol (2002)

Fanger e Toftum (2002)

MODELOS ADAPTATIVOS

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RESULTADOS EM PESQUISAS DE CAMPOHumphreys, M.; Hancock, M. (Windsor 2006 -Do People Like to Feel ‘Neutral’? Systematic Variation of the Desired Sensation on the ASHRAE Scale of Subjective Warmth.)

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RESULTADOS EM PESQ. DE CAMPO NO MS

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