Desempenho Térmico de edificações Aula 3: Arquitetura e Clima
PROFESSOR
RobertoLamberts
ECV 5161UFSCFLORIANÓPOLIS
estru
tura
variáveis aplicação brasilescalas
2Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
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Aula 3: Arquitetura e Clima
bioclimática
Importância do clima
Uma boa arquitetura devera assistir o programa e a análise climática de forma a responder simultaneamente à eficiência energética e às necessidades de conforto.
3Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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ESC
ALA
S
+
Para fazer um análise Para fazer um análise claro e organizado do
clima, ele pode ser
dividido em três escalas distintas porém indissociáveis
4macroclima
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
mesoclima microclima
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Macroclima: Descreve as características gerais de uma região em termos de sol,
nuvens, temperatura, ventos, umidade e precipitações; porem pode não ser conveniente para descrever as condições do entorno imediato do edifício.
Escalas –variáveis –
aplicação
–b
rasil-
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-b
ioclim
ática
Aula 3: Arquitetura e Clima
Mesoclima: Refere-se a áreas mas pequenas do que as consideradas no macroclima.
Aqui as condições locais de clima são modificadas por variáveis como a vegetação, a topografia, o tipo de solo e a presença de obstáculos naturais ou artificiais.
litoral campo florestas
Escalas –variáveis –
aplicação
–b
rasil-
6Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
litoral
vales
campo
cidades
florestas
montanhas
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-b
ioclim
ática
Microclima: É a escala mais próxima ao nível da edificação, podendo ser concebido e
alterado pelo arquiteto. As particularidades climáticas do local podem representar benefícios ou dificuldades adicionais, que podem não estar sendo consideradas nas escala do macro e meso climáticas
Escalas –variáveis –
aplicação
–b
rasil-
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-b
ioclim
ática
VA
RIÁ
VEI
S
+Variáveis ambientais
conforto
Temp. Rad ½
Variáveis clima
Radiação solar
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Temp. Rad ½
Temp. do ar
Vel. Ar
Umidade
Radiação solar
Temp. do ar
Vento
Umidade
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Radiação solar: É a principal fonte de energia para o planeta (calor) e constitui uma
importante fonte de luz (conforto visual - evolução olho humano).Escalas
–variáveis –
aplicação
–b
rasil
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brasil-
bio
climática
Aula 3: Arquitetura e Clima
Radiação solar: No movimento de translação, a Terra percorre sua trajetória elíptica
em um plano inclinado de 23°27´ em relação ao plano do equador (localização dos trópicos).
O diferencial de radiação solar recebido por cada hemisfério da terra ao longo do ano, define as estações pelos solstícios e equinócios (posições da terra em relação ao sol).
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
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brasil-
bio
climática
Radiação solar: Deve ser dividida em direta e difusa, porque após sua penetração
na atmosfera, a radiação começa a sofrer interferências no seu trajeto em direção à superfície terrestre. A parcela que atinge diretamente a Terra é chamada radiação direta
SOL ≠ LUZ
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
11Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Para definir quando tirar partido ou evitar a luz e o calor solar num projeto, deve-se ter como premissas o conforto térmico e visual dos ocupantes e a economia da energia
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bio
climática
Radiação solar: uma das ferramentas disponíveis para estudá-la é a carta solar.
Nela são plotados os dois ângulos utilizados para definir a posição do sol na abóbada celeste dependo do período do ano (altitude solar = “ϒ” em relação ao horizonte, azimute = “α” em relação ao norte)
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
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brasil-
bio
climática
Radiação solarEscalas
–variáveis –
aplicação
–b
rasil
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21 junho – 11:30hAltitude = 40°Azimute = 10°
21 março – 17:15hAltitude = 10°Azimute = 275°
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climática
Radiação solar: A quantidade que chega depende de três fatores: a lei do cosseno,
a dissipação atmosférica e a duração da luz do dia.
Lei do cosseno: Intensidade de
radiação incidente em uma superfície inclinada é igual à razão entre a intensidade normal e o cosseno do ângulo de incidência.
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
14Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Radiação incidenteem superfície inclinada
= I normal/Cosβ
Menos radiação por
causa da dissipação atmosféricaMenor altitude solar
Trajeto mais longo da radiação a través da atmosfera
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climática
Radiação solar: nas escalas meso e microclimáticas a radiação solar pode ser
interceptada pelos elementos vegetais e topográficos do local.
Em locais arborizados a vegetação pode
interceptar entre 60% e 90% da radiação solar, causando uma redução
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
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radiação solar, causando uma redução
substancial da temperatura do solo. Isto acontece
porque o vegetal absorve parte da radiação solar para seu metabolismo
(fotossíntese). Além disso o movimento do ar entre as folhas retira grande parte do
calor absorvido do sol.
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climática
Radiação solar: Transferência de calor por radiação nas edificações
1. Radiação solar direta (onda curta)2. Radiação solar difusa (onda curta)3. Radiação solar refletida pelo solo e
pelo entorno (onda curta)4. Radiação térmica emitida pelo solo
Macroclima
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
16Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
4. Radiação térmica emitida pelo solo aquecido e pelo céu (onda longa)
5. Radiação térmica emitida pelo edifício (onda longa)
Trocas de calor em edificações
Microclima
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climática
Radiação solar: Transferência de calor por radiação nas edificações
A radiação solar (onda curta) que entra por uma abertura no edifício incide nos corpos, que se aquecem e emitem radiação de onda longa. O vidro sendo praticamente opaco à radiação de onda longa, não permite que o calor
encontre passagem para o exterior, superaquecendo o ambiente interno (efeito estufa)
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
17Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Efeito estufa: Maior transformador da radiação solar em calor no interior de uma edificação.
Proteção contra a radiação solar direta.
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Temp. do ar: Resulta basicamente dos fluxos das grandes massas de ar e da diferente
recepção da radiação do sol de local para localEscalas
–variáveis –
aplicação
–b
rasil
18Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis – Temperaturas máximas e mínimas ao longo do ano
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+ do dia e no verão- De noite e no inverno
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Vento: Diferenças nas temperaturas das massas de ar geram o seu deslocamento da
área de maior pressão (ar mais frio e pesado) para a área de menor pressão (ar quente e leve).
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
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Florianópolis – “Rosa dos ventos”Probabilidades de ocorrência de vento (orientação e velocidade)
Velocidade e direção do vento mudam dependendo da rugosidade da superfície, tendo que corrigir os dados obtidos nas estações meteorológicas (10m) 45
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Vento: As condições do vento local podem ser alteradas com a presença de vegetação,
edificações e outros anteparos naturais ou artificiais; pemitindo tirar partido deles para canalizar os ventos desviando-os ou trazendo-os para a edificação
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
20Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
De: “Using computational tools to factor wind into architectural environment design”. Qingyan Chen
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Umidade: Resulta da evaporação da água contida nos mares, rios, lagos e na terra, bem como a
evapotranspiração dos vegetais. Locais com alta umidade reduzem a transmissão da radiação solar, pela
absorção e redistribuição na atmosfera. Porem, altas umidades relativas dificultam a perda de calor pela evaporação do suor aumentando o desconforto térmico.
O ar a uma certa temperatura pode conter uma determinada quantidade de água (Maior temperatura = Maiorquantidade de água e viceversa)
Escalas–variáve
is –ap
licação –
brasil
21Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis – Umidade relativa máxima e mínima ao longo do ano
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Umidade: Pode ser modificada em escalas mais próximas a edificação na presença de
água ou de vegetaçãoEscalas
–variáveis –
aplicação
–b
rasil
22Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“La Alhambra” - Espanha
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AP
LIC
AÇ
ÃO
+Conhecer os dados climáticos de um local permitira identificar os períodos de maior probabilidade de desconforto, e conseqüentemente
Dias típicos de verão ou inverno, ou temperaturas de projeto
Ano climático de referência (TRY Test Reference Year)
Avaliação do desempenho energético de um edifício
Base de dados mais precisa para análise da adequação da edificação ao clima do local
Não permitem avaliar o desempenho energético devido:
conseqüentemente definira as estratégias que devem ser incluídas no desenho para compensar essas condições
23Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
• A variabilidade do tempo meteorológico de dia para dia
• Resposta térmica da edificação esta muitas vezes ligada ao dia anterior
Fornece a possibilidade de simulação horária do consumo de energia durante um ano, permitindo a avaliação do custo-benefício de opções mais eficientes
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Florianópolis: Temperatura
Escalas–
variáveis –aplicação
–b
rasil
24Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Temperatura de bulbo seco máxima = 36°C em Janeiro 8Temperatura de bulbo seco mínima = 2°C em Agosto 6
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bio
climática
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Florianópolis: Temperatura e Radiação
Escalas–
variáveis –aplicação
–b
rasil
25Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
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Florianópolis: Vento
Escalas–
variáveis –aplicação
–b
rasil
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Florianópolis: Umidade
Escalas–
variáveis –aplicação
–b
rasil
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BR
ASI
L
+ Equatorial
Tropical
Tropical de altitude
Tropical atlântico
Semi-árido
O clima brasileiro
divide se em seis
regiões básicas
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Tropical de altitude
Subtropical
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Clima Tropical: Verão é quente e
chuvoso e o inverno quente e seco. Apresenta temperaturas médias acima de 20°C e amplitude térmica anual de até 7°C. As chuvas oscilamentre 1000 mm/ano e 1500 mm/ano)
Escalas–
variáveis –ap
licação –b
rasil-
bio
climática
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bio
climática
Clima Equatorial: compreende toda
a Amazônia e possui temperaturas médias entre 24°C e 26°C, comamplitude térmica anual de até 3°C. Nesta região a chuva é abundante e bem distribuída (normalmente maiorque 2500 mm/ano)
Escalas–
variáveis –ap
licação –b
rasil-
bio
climática
30Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
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bio
climática
Clima Semi-árido: está na região
climática mais seca do país, caracterizada por temperaturas médias muito altas (em torno dos 27°C). As chuvas são muito escassas(menos que 800 mm/ano) e a amplitude térmica anual é por volta de 5°C.
Escalas–
variáveis –ap
licação –b
rasil-
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climática
31Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
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bio
climática
Clima Tropical de altitude: As
temperaturas médias se situam na faixa de 18°C a 22°C. No verão as chuvas são mais intensas (entre 1000 mm/ano e 1800 mm/ano) e no inverno pode gear devido às massasfrias que se originam da massa polar atlântica. O clima tropical de altitudese estende entre o norte do Paraná e
Escalas–
variáveis –ap
licação –b
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32Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
se estende entre o norte do Paraná e o sul do Mato Grosso do Sul, nasregiões mais altas do planaltoatlântico.
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bio
climática
Clima Atlântico: Característico das regiões
litorâneas do Brasil, onde as temperaturas médias variam entre 18°C e 26°C. As
chuvas são abundantes (1200 mm/ano), concentrando-se no verão para as
regiões mais ao sul e no inverno e outono para as regiões de latitudes mais baixas (próximas ao
equador). A amplitude térmica varia de região para região. Mais ao norte, a
semelhança entre as estações de inverno e de
Escalas–
variáveis –ap
licação –b
rasil-
bio
climática
33Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
semelhança entre as estações de inverno e de verão (diferenciadas apenas pela presença da chuva, mais constante no inverno) resulta embaixas amplitudes térmicas ao longo do ano.
Conforme a latitude aumenta, cresce
também a amplitude térmica anual, diferenciando bem as estações
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bio
climática
Clima Subtropical: As temperaturas
médias se situam, normalmente, abaixo dos 20°C e a amplitude anual varia de 9°C a 13°C. As chuvas sãofartas e bem distribuidas (entre 1500 mm/ano e 2000 mm/ano). O inverno é rigoroso nas áreas mais elevadas, onde pode ocorrer neve
Escalas–
variáveis –ap
licação –b
rasil-
bio
climática
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bio
climática
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BIO
CLI
MÁ
TIC
A
+Projeto bioclimático:
Bioclimatologia: Estuda as relações entre o clima e o ser humano.
Projeto bioclimático: Adequação da arquitetura ao clima local visando atingir um desempenho térmico adequado
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licação –
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ioclim
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Escalas–
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licação –
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ioclim
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Escalas–
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licação –
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41Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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42Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
Temperatura Média do ar Temperatura Média das máximas e mínimas do ar
variação do conteúdo de umidade1,5 g/kg
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44Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
Carta Bioclimática NatalCarta Bioclimática CuritibaCarta Bioclimática Brasilia
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45Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
Comparação do relatório Analyisis Bio para três cidades diferentes
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