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i UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL O USO DE ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS PARA BENEFÍCIO DO CONFORTO TÉRMICO E ECONOMIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Jair Alberto Felice Junior Santa Maria, RS, Brasil 2015

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

O USO DE ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS PARA BENEFÍCIO DO CONFORTO TÉRMICO E

ECONOMIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Jair Alberto Felice Junior

Santa Maria, RS, Brasil

2015

ii

O USO DE ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS PARA BENEFÍCIO DO CONFORTO TÉRMICO E

ECONOMIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES

Jair Alberto Felice Junior

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de

Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS),

como requisito parcial para obtenção do grau de Engenheiro Civil.

Orientador: Prof. Dr. Joaquim Cesar Pizzutti dos Santos

Santa Maria, RS, Brasil

2015

iii

iv

Universidade Federal de Santa Maria

Centro de Tecnologia

Curso de Engenharia Civil

A Comissão Examinadora, abaixo assinada,

aprova o Trabalho de Conclusão de Curso.

elaborado por

Jair Alberto Felice Junior

Como requisito para a obtenção de grau de

Engenheiro Civil

COMISSÃO EXAMINADORA:

Joaquim Cesar Pizzutti dos Santos, Dr.

(Orientador)

Marcos Alberto Oss Vaghetti, Dr. (UFSM)

Rogério Cattelan Antocheves de Lima, Dr.

(UFSM)

Santa Maria, 02 dezembro de 2015

v

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente aos meus pais, minha mãe Cleusa e meu pai Jair pelo

apoio durante esses anos, sempre acreditando na minha competência.

À minha namorada Priscila pelo companheirismo, carinho e paciência de

sempre.

À minha irmã Marta e seu marido Manoel pelo apoio financeiro durante esta

trajetória.

Aos meus amigos e colegas Aline, Fernando, Jacques, Jonathan e Ticiana,

companheiros desta árdua trajetória; e em especial ao Guilherme que juntos

desenvolvemos diversos trabalhos acadêmicos criando um vínculo de amizade que

jamais esquecerei.

Aos meus amigos Jeferson, Jaina e Vinicius, companheiros de moradia, que

viveram a maior parte do tempo comigo como uma família.

À minha amiga Isabela pelos livros emprestados para realização deste trabalho.

Ao meu orientador Joaquim pela orientação neste projeto, paciência e incentivo

para o desenvolvimento deste assunto.

vi

RESUMO

Trabalho de Conclusão de Curso

Curso de Engenharia Civil

Universidade Federal de Santa Maria

O USO DE ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS PARA BENEFÍCIO DO

CONFORTO TÉRMICO E ECONOMIA ENERGÉTICA DAS EDIFICAÇÕES.

AUTOR: JAIR ALBERTO FELICE JUNIOR

ORIENTADOR: JOAQUIM CESAR PIZZUTTI DOS SANTOS

Data e Local da Defesa: Santa Maria, 02 dezembro de 2015.

A Revolução Industrial trouxe consigo um aumento desordenado tanto da

população quanto da tecnologia, proporcionando o crescimento dos centros urbanos e da

industrialização. A partir disso, nota-se a necessidade de uma demanda significativa do

consumo energético através da energia elétrica, que além de possuir grande custo

econômico, tem alto poder de degradação ao meio ambiente. Com esta ideia, estão

sendo utilizadas na construção civil, alternativas construtivas que proporcionam um

maior conforto ao ser humano, com menor consumo de energia e sem prejudicar ou

afetando o menos possível o meio ambiente, através de seu baixo custo de implantação

e operação. Primeiramente, este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a

padronização brasileira de desempenho térmico em edificações habitacionais, seguido

de conceitos sobre sustentabilidade, eficiência energética, conforto térmico,

climatização natural e artificial. Após este estudo, são demonstradas diversas estratégias

bioclimáticas utilizadas na construção civil, como forma de obtenção de menores

consumos energéticos, proporcionando menores custos com energia elétrica e melhores

condições de conforto térmico nas edificações. Desse modo, procura-se analisar os

projetos que implantaram esta tecnologia, tanto no Brasil quanto no mundo.

Palavras-chave: Estratégias bioclimáticas, conforto térmico, eficiência

energética e sustentabilidade.

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Etiqueta Inmetro. Fonte: INMETRO, 2015. .................................................. 10

Figura 2 - Etiqueta Inmetro - Edifício Comercial. Fonte: INMETRO, 2011. ................ 11

Figura 3 - Radiação Solar e Latitude. Fonte: Frota e Schiffer, 2001. ............................. 13

Figura 4 - Chalé nas Montanhas. Fonte: Google Imagens, 2015. .................................. 16

Figura 5 - Casas de Campo. Fonte: Google Imagens, 2015. .......................................... 16

Figura 6 - Trocas de calor em paredes opacas. Fonte: Frota e Schiffer, 2001. .............. 18

Figura 7 - Trocas de calor em paredes translúcidas. Fonte: Frota e Schiffer, 2001. ...... 22

Figura 8 - Proteção Interna (Cortina). Fonte: Google Imagens, 2015. ........................... 25

Figura 9 - Brises de proteção solar. Fonte: Archtendencias Arquitetura, 2015.............. 25

Figura 10 - Trocas entre um ambiente real e o corpo e entre um ambiente imaginário e

o mesmo corpo, através da temperatura radiante média. Fonte: labEEE, 2011. ............ 27

Figura 11 - PMV e PPD. Fonte: labEEE, 2011. ............................................................. 29

Figura 12 - Tela de entrada das variáveis climáticas para avaliação no módulo de

conforto térmico do Analysis CST. Fonte: labEEE, 2011. ............................................. 30

Figura 13 - Tela do resultado gráfico de PMV e PPD no módulo de conforto térmico do

Analysis CST. Fonte: labEEE, 2011 .............................................................................. 30

Figura 14 - Tela da ilustração das trocas térmicas no módulo de conforto térmico do

Analysis CST, para as variáveis Met= 70W/m2 , Vestimenta= 1.85 clo, Tar= 27oC ,

Tglobo= 32oC , TBU= 25oC, Var= 0,7m/s. Fonte: labEEE, 2011. .................................. 31

Figura 15 - Carta bioclimática de Olgyay. Fonte:Lamberts, Dutra e Pereira, 2004. ...... 32

Figura 16 - Carta bioclimática adotada para o Brasil. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira,

2014. ............................................................................................................................... 33

Figura 17 - Zona de conforto. Fonte: LabEEE, 2011. .................................................... 34

Figura 18 - Zona de ventilação. Fonte: LabEEE, 2011 .................................................. 35

Figura 19 - Zona de resfriamento evaporativo. Fonte: LabEEE, 2011. ......................... 36

Figura 20 - Zona de massa térmica. Fonte: LabEEE, 2011. ........................................... 37

Figura 21 - Zona de ar condicionado. Fonte: LabEEE, 2011. ........................................ 37

Figura 22 - Zona de umidificação. Fonte: LabEEE, 2011. ............................................. 38

Figura 23 - Zona de massa térmica e aquecimento solar. Fonte: LabEEE, 2011. .......... 39

Figura 24 - Zona de aquecimento solar passivo. Fonte: LabEEE, 2011. ....................... 39

Figura 25 - Zona de aquecimento artificial. Fonte: LabEEE, 2011. ............................... 40

Figura 26 - Interseção entre ventilação, massa e resfriamento evaporativo. Fonte:

viii

Lamberts, Dutra e Pereira, 2004. .................................................................................... 41

Figura 27 - Carta bioclimática de Porto Alegre (RS). Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira,

2004. ............................................................................................................................... 42

Figura 28 - Carta bioclimática do Rio de Janeiro (RJ). Fonte: Lamberts, Dutra e

Pereira, 2004. .................................................................................................................. 42

Figura 29 -Carta bioclimática de Belém (PA). Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.43

Figura 30 - Forma e orientação do edifício. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004. ... 45

Figura 31 - Espaços fluidos. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004 ............................ 45

Figura 32 - Ventilação vertical. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004....................... 46

Figura 33 - Resfriamento evaporativo – áreas com vegetais. Fonte: Lamberts, Dutra e

Pereira, 2004. .................................................................................................................. 47

Figura 34 - Resfriamento evaporativo – paredes com vegetais – jardim e tanque de

água sobre o telhado. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004. ...................................... 47

Figura 35 - Umidificação – fonte e espelho de água. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira,

2004. ............................................................................................................................... 48

Figura 36 - Massa térmica – resfriamento e aquecimento. Fonte: Lamberts, Dutra e

Pereira, 2004. .................................................................................................................. 49

Figura 37 - Ganho solar direto. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004. ...................... 50

Figura 38 - Ganho solar indireto. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004. ................... 50

Figura 39 - Ar condicionado. Fonte: Procel guias técnicos, 2015. ................................. 51

Figura 40 - Fachada City Hall - Londres. Fonte: Wikiarquitectura, 2015. .................... 52

Figura 41 - Projeto Fachada Editt Tower - Cingapura. Fonte: Plataforma BIM, 2013. . 53

Figura 42 - Projeto Fachada Editt Tower - Cingapura. Fonte: Plataforma BIM, 2013. . 54

Figura 43 - Projeto do telhado verde do centro comercial Hills at Vallco - Califónia.

Fonte: Vivagreen, 2015. ................................................................................................. 55

Figura 44 - Telhado verde obrigatório em Toronto e Copenhague. Fonte: Vivagreen,

2015. ............................................................................................................................... 56

Figura 45 - Vista Superior - Casa Folha – Angra dos Reis. Fonte: Sustentarqui, 2014. 57

Figura 46 - Casa Folha – Angra dos Reis. Fonte: Sustentarqui, 2014. ........................... 57

Figura 47 - Fachada fábrica Ipel. Fonte: Metálica Construção Civil, 2015. .................. 58

Figura 48 - Interior fábrica Ipel. Fonte: Metálica Construção Civil, 2015. .................... 59

Figura 49 – Fachada Edifício Ventura Corporate Towers. Fonte: Arco Projetos Design,

2009. ............................................................................................................................... 60

ix

Figura 50 – Térreo Edifício Ventura Corporate Towers. Fonte: Arco Projetos Design,

2009. ............................................................................................................................... 60

Figura 51 - Casa de Pedra – Massa Térmica. Fonte: SKYSCRAPERCITY, 2006. ....... 61

Figura 52 – Fachada Príncipe de Greenfield. Fonte: Habitar Porto Alegre, 2012. ........ 63

Figura 53 - Hall de entrada Príncipe de Greenfield. Fonte: Habitar Porto Alegre, 2012.63

Figura 54 – Casa Popular Eficiente – GEPETECS. Fonte: Pessoal, 2015. .................... 65

Figura 55 – Casa Eficiente – GEPETECS. Fonte: Pessoal, 2015 .................................. 65

x

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Critérios de cobertura quanto à transmitância térmica (ABNT NBR 15575). 5

Tabela 2 - Absortividade em função da cor (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

........................................................................................................................................ 19

Tabela 3 - Condutividade térmica dos materiais (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA,

2004). .............................................................................................................................. 20

Tabela 4 - Emissividade de alguns materiais. (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA,

2004). .............................................................................................................................. 20

Tabela 5 - Transmitância térmica de alguns materiais (LAMBERTS, DUTRA E

PEREIRA, 2004). ........................................................................................................... 21

Tabela 6 - Escala térmica de Fanger (LabEEE, 2011). .................................................. 28

xi

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1

1.1 Objetivo Geral ............................................................................................................... 2

1.2 Objetivos específicos ..................................................................................................... 2

1.3 Justificativa .................................................................................................................... 2

1.4 Metodologia .................................................................................................................. 3

2 NORMALIZAÇÃO ............................................................................................ 4

3 SUSTENTABILIDADE ....................................................................................... 6

3.1 Certificações de Sustentabilidade .................................................................................. 7

3.1.1 Selo Casa Azul da Caixa ............................................................................................... 7

3.1.2 Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) ............................................ 8

3.1.3 Green Building Council Brasil ...................................................................................... 8

4 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ................................................................................ 9

4.1 Variáveis Climáticas ..................................................................................................... 11

4.1.1 Radiação Solar ........................................................................................................... 12

4.1.2 Temperatura ............................................................................................................. 13

4.1.3 Vento ......................................................................................................................... 14

4.1.4 Umidade .................................................................................................................... 14

4.2 Variáveis Arquitetônicas .............................................................................................. 14

4.2.1 A Forma ..................................................................................................................... 15

4.2.2 A Função .................................................................................................................... 17

4.2.3 Fechamentos ............................................................................................................. 17

5 CONFORTO TÉRMICO NAS EDIFICAÇÕES ..................................................... 26

5.1 Variáveis que influenciam no conforto térmico ........................................................... 26

5.1.1 Temperatura do ar .................................................................................................... 26

5.1.2 Temperatura radiante média .................................................................................... 27

5.1.3 Velocidade do ar ....................................................................................................... 27

xii

5.1.4 Umidade relativa do ar ............................................................................................. 28

5.2 Índices de Conforto ..................................................................................................... 28

5.2.1 Voto Médio Predito (PMV) ........................................................................................ 28

5.2.2 Programa Analysis CST .............................................................................................. 29

6 BIOCLIMATOLOGIA ...................................................................................... 32

6.1 As Zonas da Carta Bioclimática Brasileira .................................................................... 34

6.1.1 Zona de Conforto ...................................................................................................... 34

6.1.2 Zona de Ventilação:................................................................................................... 34

6.1.3 Zona de Resfriamento Evaporativo ........................................................................... 35

6.1.4 Zona de Massa Térmica para Resfriamento .............................................................. 36

6.1.5 Zona de Ar Condicionado .......................................................................................... 37

6.1.6 Zona de Umidificação ................................................................................................ 38

6.1.7 Zona de Massa Térmica e Aquecimento Solar .......................................................... 38

6.1.8 Zona de Aquecimento Solar Passivo ......................................................................... 39

6.1.9 Zona de Aquecimento Artificial ................................................................................. 40

6.1.10 Interseções entre Estratégias .................................................................................... 40

6.2 Carta Bioclimática de Algumas Cidades Brasileiras ...................................................... 41

6.2.1 Carta Bioclimática de Porto Alegre (RS) .................................................................... 41

6.2.2 Carta Bioclimática do Rio de Janeiro (RJ) .................................................................. 42

6.2.3 Carta Bioclimática de Belém (PA) .............................................................................. 43

7 ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS ..................................................................... 44

7.1 Ventilação Natural ....................................................................................................... 44

7.2 Resfriamento Evaporativo ........................................................................................... 46

7.3 Umidificação ................................................................................................................ 48

7.4 Massa Térmica ............................................................................................................. 48

7.5 Aquecimento Solar Passivo .......................................................................................... 49

7.6 Ar Condicionado .......................................................................................................... 51

7.7 Aquecimento Artificial ................................................................................................. 51

xiii

8 ANÁLISE DE ALGUNS PROJETOS QUE SE BENEFICIAM COM O USO DE

ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS NO BRASIL E NO MUNDO ................................................. 52

8.1 City Hall – Prefeitura de Londres ................................................................................. 52

8.1.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas .......................................................................... 52

8.2 EDITT Tower – A Torre Ecológica de Cingapura ............................................................ 53

8.2.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas .......................................................................... 53

8.3 Centro Comercial Hills at Vallco ................................................................................... 54

8.3.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas .......................................................................... 54

8.4 Copenhague e Toronto ................................................................................................ 55

8.5 Casa Folha – Angra dos Reis (RJ) .................................................................................. 56

8.5.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas .......................................................................... 56

8.6 Ipel – Fábrica de Pincéis e Embalagens ..................................................................... 58

8.6.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas ......................................................................... 58

8.7 Edifício Ventura Corporate Towers .......................................................................... 59

8.7.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas ......................................................................... 59

8.8 Casa de Pedra – Serra Gaúcha...................................................................................... 60

8.9 Príncipe de Greenfield ................................................................................................. 62

8.9.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas .......................................................................... 62

8.10 Casa Popular Eficiênte ............................................................................................... 64

9 ANÁLISE GERAL DOS PROJETOS ................................................................... 66

10 CONCLUSÃO ................................................................................................ 68

11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................... 70

1

1 INTRODUÇÃO

Com a Revolução Industrial, surgindo na Inglaterra, em meados do século XVIII e se

expandindo para os demais países no século XIX, evidenciou-se um crescimento desordenado

da população e da tecnologia, promovendo uma demanda significativa no uso de energia para

suprir as melhores condições de conforto térmico para o ser humano. Desse modo, teve-se um

aumento substancial no consumo de fontes energéticas, como a energia elétrica. Com o intuito

de diminuir os impactos ambientais causados pelo consumo de energia, diminuir gastos com a

utilização desta tecnologia e ao mesmo tempo proporcionar a conservação de energia em prol

do conforto térmico da população é que novas alternativas construtivas estão sendo

introduzidas na construção civil.

A Arquitetura deve ser explorada de modo a servir ao ser humano melhores condições

de vida e saúde, proporcionando um funcionamento do organismo sem submeter o indivíduo à

fadiga ou estresse, inclusive térmico. A Arquitetura como uma de suas funções, deve oferecer

condições térmicas compatíveis ao conforto térmico humano no interior dos edifícios,

independente das condições climáticas externas (FROTA e SCHIFFER, 2001).

Através da intervenção humana, no ato de construir seus espaços internos e externos,

nota-se uma alteração nas condições climáticas locais, demandando respostas eficientes por

parte das edificações, compatíveis ao conforto térmico humano.

Tendo em vista que diversas alternativas bioclimáticas podem ser atribuídas às

edificações, de modo que proporcione um melhor conforto térmico, redução do consumo

energético e consequentemente dos custos, se desenvolveu este trabalho, em que se propôs

analisar as mais variadas possibilidades da utilização destas variáveis, de maneira que o

homem possa conviver confortavelmente, de forma econômica e sem prejudicar ou

prejudicando o mínimo possível o meio ambiente.

Serão abordados inicialmente, conceitos sobre eficiência energética, conforto térmico

e desempenho térmico das edificações, sustentabilidade, análise da bioclimatologia e

apresentação da carta bioclimática brasileira, além de exemplos de estratégias bioclimáticas

que estão sendo utilizadas no Brasil e no mundo em benefício do conforto térmico e eficiência

energética das edificações.

2

1.1 Objetivo Geral

O objetivo geral deste trabalho consiste em analisar e demonstrar, a partir de uma

pesquisa e estudo, o uso de alternativas bioclimáticas que podem ser utilizadas na construção

civil, com o intuito de obter resultados satisfatórios do uso destas tecnologias no conforto

térmico das edificações, além da diminuição do consumo energético das mesmas.

1.2 Objetivos específicos

Os objetivos específicos desta pesquisa são:

i. Realizar uma abordagem inicial sobre as Normas Brasileira NBR 15575 e

NBR 15220, de desempenho;

ii. Realizar uma abordagem sobre sustentabilidade;

iii. Apresentar conceitos de eficiência energética;

iv. Realizar um estudo sobre conforto e desempenho térmico de edificações;

v. Estudar e analisar a bioclimatologia juntamente com as zonas da carta

bioclimática brasileira;

vi. Apresentar exemplos de alternativas que beneficiam o conforto térmico de

edificações;

vii. Analisar as estratégias bioclimáticas utilizadas em diversos projetos no Brasil e

no mundo.

1.3 Justificativa

Este tema foi escolhido para compreender o funcionamento das técnicas utilizadas na

construção civil para benefício do conforto térmico e eficiência energética das edificações nas

diferentes regiões do Brasil e do mundo e com os mais variados climas, além de estabelecer a

importância dessas estratégias na qualidade de vida das pessoas. Além disso, a ideia é obter

conhecimento do tema e, posteriormente como projetista, identificar a melhor estratégia que

se enquadre no sistema construtivo, a fim de proporcionar o desenvolvimento sustentável do

País, além de estabelecer uma melhoria no condicionamento térmico das edificações.

3

1.4 Metodologia

A metodologia a ser aplicada neste trabalho consistirá, fundamentalmente, de uma

ampla revisão bibliográfica sobre os conceitos fundamentais de estratégias bioclimáticas

utilizadas na construção civil, abordando, contudo, diversos conteúdos relacionados a este

assunto.

A partir disso, serão demonstradas diversas estruturas e exemplos de alternativas

passivas no conforto térmico das edificações. Por fim, será realizada uma análise geral sobre

as abordagens do corpo do texto.

4

2 NORMALIZAÇÃO

A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) estabelece diretrizes para a

elaboração de projetos que satisfaçam os requisitos que dizem respeito ao desempenho

térmico das construções habitacionais no Brasil.

A norma técnica brasileira que estabelece estes condicionantes é a NBR 15220/2003 –

DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES, composta de cinco (5) partes:

Parte 1: Definições, símbolos e unidades;

Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica,

do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações;

Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para

habitações unifamiliares de interesse social;

Parte 4: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo

princípio da placa quente protegida;

Parte 5: Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo

método fluximétrico.

Esta é a norma brasileira que relacionada ao Desempenho Térmico de Edificações.

Nela estão contidos os métodos de cálculo de transmitância térmica, de capacidade térmica,

atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Além disso, a

norma demonstra o zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para

habitações unifamiliares de interesse social e estabelece métodos de técnicas utilizadas na

análise de resistência térmica das edificações.

Existe ainda uma norma brasileira geral de desempenho, a NBR 15575/2013 –

DESEMPENHO DE EDIFICAÇÕES HABITACIONAIS, que busca atender as exigências

mínimas de desempenho em unidades habitacionais. Esta norma é comporta por seis (6)

partes:

Parte 1: Requisitos gerais;

Parte 2: Requisitos para os sistemas estruturais;

Parte 3: Requisitos para os sistemas de pisos;

Parte 4: Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas;

Parte 5: Requisitos para os sistemas de coberturas;

Parte 6: Requisitos para os sistemas hidrossanitários.

5

A Associação Brasileira de Normas Técnicas elaborou a Norma de Desempenho de

Edificações Habitacionais – ABNT NBR 15575, buscando atender às exigências dos usuários

no que se refere aos sistemas que compõem as unidades habitacionais utilizados no Brasil. A

Norma visa incentivar o desenvolvimento tecnológico ao mesmo tempo em que orienta e

avalia a eficiência técnica e econômica das edificações. Uma das exigências desta norma são

os Requisitos para Sistema de Coberturas (parte 5), onde indica que cada edificação deve

possuir requisitos mínimos de desempenho em coberturas, em que a transmitância térmica e

absortância à radiação solar devem proporcionar desempenho térmico apropriado de acordo

com a zona bioclimática do local. Na Tabela 1, notam-se critérios de coberturas quanto à

transmitância térmica para cada zona Bioclimática.

Tabela 1 - Critérios de cobertura quanto à transmitância térmica (ABNT NBR 15575).

TRANSMITÂNCIA TÉRMICA (U) – W/m² K

ZONAS 1 e 2 ZONAS 3 a 6 ZONAS 7 e 8

U ≤ 2,30

α ≤ 0,60 α > 0,60 α ≤ 0,40 α > 0,40

U ≤ 2,30 U ≤ 1,50 U ≤ 2,30 FV U ≤ 1,50 FV

α é a absorbância à radiação solar da superfície externa da cobertura

NOTA: O fator de ventilação (FV) é estabelecido na ABNT NBR 15220-2

6

3 SUSTENTABILIDADE

Atualmente, a maior parte da população vive em centros urbanos e passam a maior

parte do tempo dentro das edificações, realizando as mais diversas atividades. Com a

disponibilidade de energia barata, encontrada no século passado, não existia uma preocupação

em utilizar soluções passivas e técnicas construtivas que proporcionassem uma redução no

consumo de energia das habitações.

Após sucessivas crises energéticas entre as décadas de 70 e 90, e a tomada de

consciência do possível esgotamento da capacidade energética do meio ambiente, o conceito

de sustentabilidade ganhou enfoque no setor da construção civil.

Atender às necessidades do presente, sem comprometer as gerações futuras é uma das

definições do termo sustentabilidade. A sustentabilidade de um empreendimento é

evidenciada quando o mesmo obedece alguns requisitos, como: ser ecologicamente correto,

economicamente viável, socialmente justo e culturalmente aceito. A incorporação plena dos

aspectos de sustentabilidade deve ser feita a partir de premissas interligadas, envolvendo os

parâmetros estéticos e técnicos, que atendam ao programa arquitetônico, questões técnicas,

executivas e de desempenho da edificação.

Assim sendo, é de responsabilidade dos órgãos governamentais estabelecer parâmetros

que relacionem os empreendimentos dentro do conceito de sustentabilidade, além de

promover a fiscalização dos mesmos. Dessa forma, cria-se uma visão de empreendimento

sustentável, em que o impacto ambiental causado pela construção civil seja o menor possível,

com o menor desperdício na fase construtiva e maior ganho energético no seu funcionamento.

O grande bloqueio para a criação de uma “visão sustentável” no setor de construção

civil é a grande dificuldade em relação aos custos, ainda elevados, de determinados elementos

que permitirão a classificação do empreendimento no conceito de sustentabilidade. Essas

dificuldades podem criar na mente do empreendedor, a ideia errada de que, se elevar seus

custos de construção, os possíveis benefícios advindos do enquadramento do empreendimento

no conceito de sustentabilidade não serão suficientes para proporcionar uma recuperação

rápida do capital investido, podendo gerar um prejuízo (ATITUDES SUSTENTÁVEIS,

2015).

Essas e outras ideias que contradizem o conceito de sustentabilidade devem ser

trabalhadas pelas organizações para que as pessoas, os empresários e as agências sejam

7

capazes de dar preferência aos empreendimentos que sigam as práticas e determinações da

aplicação do conceito de sustentabilidade.

Diversos são os materiais e as tecnologias utilizadas na construção civil a fim de gerar

menor impacto ambiental e redução do consumo de energia, podendo ser citado como

exemplos os sistemas de captação tanto de energia solar como de águas pluviais, sistemas de

aquecimento, sistemas de condicionamento de ar, sistemas isolantes, fachadas inteligentes,

sistemas de umidificação do ar entre outros.

3.1 Certificações de Sustentabilidade

O conceito de Sustentabilidade permitiu a abertura de espaço para uma nova área da

arquitetura e engenharia, que coloca em pauta a interação do homem com o entorno,

utilizando os elementos e recursos naturais disponíveis, como forma de preservação do

planeta para as gerações futuras, fundamentado nas soluções socialmente justas,

economicamente viáveis, ecologicamente corretas e culturalmente aceitas.

Com a ideia de incentivar a elaboração de projetos que aproveitem ao máximo a

capacidade natural do meio e estratégias que viabilizem a obra e como consequência

atribuírem à construção o caráter sustentável foram criadas certificações de sustentabilidade.

A ideia do programa é promover a prática de sustentabilidade às edificações e ao mesmo

tempo tornar a empresa construtora um líder no ramo da construção sustentável, promovendo

uma visão diferenciada que destaca a empresa em relação às outras. Podem-se citar algumas

certificações utilizadas no Brasil:

3.1.1 Selo Casa Azul da Caixa

O Selo Casa Azul CAIXA é um mecanismo de classificação socioambiental de

projetos de empreendimentos habitacionais, que busca reconhecer e diferenciar os

empreendimentos que adotam soluções mais eficientes aplicadas ao projeto, à construção, ao

uso, à ocupação e à manutenção das edificações, objetivando incentivar o uso racional de

recursos naturais e a melhoria da qualidade da habitação e de seu entorno (LabEEE, 2011).

Segundo a Caixa Econômica Federal (2010), O selo casa azul da Caixa, foi criado com

o intuito de reconhecer os projetos de empreendimentos que manifestam suas contribuições

para a redução de impactos ambientais, avaliados a partir de critérios vinculados aos seguintes

8

temas: qualidade urbana, projeto e conforto, eficiência energética, conservação de recursos

materiais, gestão da água e práticas sociais.

3.1.2 Leadership in Energy and Environmental Design (LEED)

O LEED é um sistema internacional de certificação e orientação ambiental para

edificações, utilizado em 143 países, e possui o intuito de incentivar a transformação dos

projetos, obra e operação das edificações, sempre com foco na sustentabilidade de suas

atuações. O LEED é um sistema de certificação e orientação ambiental de edificações. Criado

pelo U.S. Green Building Council, é o selo de maior reconhecimento internacional e o mais

utilizado em todo o mundo, inclusive no Brasil. A certificação inclui benefícios sociais,

econômicos e ambientais.

No Brasil ele vem sendo chamado de Selo Verde e foi inicialmente concebido por um

comitê, ligado ao USA Green Building Council, visando incentivar e acelerar a adoção de

práticas sustentáveis de edificações ecologicamente corretas, criando e implementando

padrões, ferramentas e procedimentos aceitos e entendidos internacionalmente (GREEN

BUILDING COUNCIL BRASIL, 2009).

3.1.3 Green Building Council Brasil

O Green Building Council Brasil, criado em março de 2007, é uma organização não

governamental que surgiu com o intuito de auxiliar no desenvolvimento da indústria da

construção sustentável no País, utilizando as forças de mercado para conduzir a adoção de

práticas de Green Building integrando concepção, construção e operação de edificações e

espaços construídos.

O GBC Brasil é um dos 21 membros do World Green Building Council, entidade que

regula e incentiva a criação de Conselhos Nacionais como forma de promover mundialmente

tecnologias, iniciativas e operações sustentáveis na construção civil.

A missão da ONG é atuar rigorosamente no avanço do conhecimento sobre

construções verdes, capacitando tecnicamente profissionais dos diversos setores da construção

e integrando todos os agentes do mercado. O GBC também divulga as melhores práticas

adotadas, incluindo materiais, tecnologias, processos e procedimentos operacionais, bem

como promover o sistema de certificação LEED no Brasil (GREEN BUILDING COUNCIL

BRASIL, 2009).

9

4 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

A Eficiência Energética pode ser entendida como a obtenção de um serviço com baixo

consumo de energia. Portanto, quando comparados, um edifício é mais eficiente

energicamente que outro quando proporciona as mesmas condições ambientais com menor

consumo de energia (LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA, 2004).

Este é um tema que vem ganhando ênfase nos últimos anos em todas as partes do

mundo. Podem-se notar, através da mídia, diversas campanhas contra o desperdício de

energia, além de surgirem todos os dias, novos equipamentos com poder de consumo muito

baixo comparado aos equipamentos antigos, aumentando a eficiência energética dos mesmos.

Com este mesmo intuito, de diminuir o consumo de energia e aumentar o rendimento

das edificações, é que novas tecnologias e estudos estão sendo introduzidas na construção

civil.

Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2014), o Programa Nacional de Conservação de

Energia Elétrica (PROCEL), lançou o Selo de Eficiência Energética, a fim de combater o

desperdício energético, sendo utilizado como comparativo em diversos equipamentos.

O selo garante que o produto adquirido consome menos energia que seus similares.

Além disso, existe também a etiqueta de cores do Programa Brasileiro de Etiquetagem do

INMETRO (2006), em parceria com o PROCEL, que classifica os equipamentos em uma

escala de “A” até “E”, onde a letra “A” representa os equipamentos mais eficientes, enquanto

o “E” são os menos eficientes, como mostrado na Figura 1. No caso das lâmpadas, esta escala

segue de “A” até “G”.

10

Figura 1 - Etiqueta Inmetro. Fonte: INMETRO, 2015.

Existem também, dentro do programa, etiquetas utilizadas nas edificações. O processo

de etiquetagem de edificações no Brasil ocorre de forma distinta para edifícios comerciais, de

serviços e para edifícios residenciais. A etiqueta é concedida em dois momentos: na fase de

projeto e após a construção do edifício, onde na fase de projeto a avaliação ocorre pelo

método prescritivo ou da simulação, enquanto que após a conclusão avalia-se através de

vistoria in loco. As etiquetas devem ser emitidas por Organismo de Inspeção Acreditado

(OIA) pelo Inmetro.

O Selo Procel Edificações, estabelecido em novembro de 2014, é um instrumento de

adesão voluntária que identifica as edificações que condicionam as melhores classificações de

eficiência energética em uma dada categoria, motivando o mercado consumidor a adquirir e

utilizar imóveis mais eficientes (PROCEL INFO, 2015). A Figura 2 representa a etiqueta do

Inmetro para edifícios comerciais.

11

Figura 2 - Etiqueta Inmetro - Edifício Comercial. Fonte: INMETRO, 2011.

Segundo o LabEEE (Laboratório de Eficiência Energética em Edificações) (2011), da

Universidade Federal de Santa Catarina, “o uso eficiente da energia elétrica não significa

apenas uma redução nas despesas, mas também redução nos impactos ambientais e além

disso, a eficiência energética muitas vezes está ligada a melhoria na qualidade do ambiente de

trabalho e do processo produtivo”.

No Brasil, 42% da energia consumida é utilizada pelas edificações residenciais,

comerciais e públicas. Sendo que no setor residencial, o consumo de energia chega a 23% do

total nacional, e os setores comerciais e públicos chegam a 11% e 8% respectivamente,

conforme dados de 1992, apresentados por Lamberts, Dutra e Pereira (2004, p. 20).

4.1 Variáveis Climáticas

Antes da fase de projeto, e da concepção arquitetônica que dará origem à edificação, é

necessário ter conhecimento, através de um estudo sobre o clima e o local do projeto. A

eficiência energética da edificação está intrinsecamente ligada aos dados que serão obtidos. A

ação simultânea das variáveis climáticas terá influência no espaço arquitetônico.

12

4.1.1 Radiação Solar

A radiação solar é a principal fonte de energia para o planeta. O Sol é um elemento de

extrema importância no estudo da eficiência energética na arquitetura, tanto como fonte de

calor quanto como fonte de luz (LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA, 2004).

A Terra percorre sua trajetória elíptica em um plano inclinado em relação ao plano do

equador, fazendo com que os dois hemisférios (Norte e Sul) recebam quantidades e

intensidades distintas de radiação solar ao longo do ano. Este é o chamado movimento de

translação da Terra. Os ângulos que definem a posição do sol na abóbada celeste são os

ângulos de altitude solar (ɣ) e de azimute solar (α), bastando plotar a altitude e o azimute solar

para identificar o sol em determinado período do ano.

A radiação solar pode ser dividida em direta e difusa. A parcela que atinge

diretamente a Terra é chamada radiação direta e sua intensidade depende da altitude

solar e do ângulo de incidência dos raios solares em relação à superfície receptora

(θ). Além de ser a principal influente nos ganhos térmico em uma edificação, a

radiação solar direta é a fonte de luz mais intensa (LAMBERTS, DUTRA E

PEREIRA, 2004, p. 30).

A intensidade da radiação solar que incide sobre a superfície da Terra está ligada

diretamente à altura solar, isto é, quanto menor a altitude solar, mais longo é o trajeto da

radiação através da atmosfera, diminuindo a intensidade da radiação solar, este é o fenômeno

da dissipação atmosférica (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2014).

No Brasil, podemos destacar a estação Labsolar da UFSC, que mede a radiação solar

instantânea. A estação tem concentrado esforços em duas frentes. A primeira delas

caracteriza-se pela implantação de dados de irradiações confiáveis e contínuas a partir de

cinco estações no estado de Santa Catarina e uma no Amazonas. A segunda frente caracteriza-

se pelo desenvolvimento, em parceria com o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas

Espaciais), de modelos computacionais com capacidade de determinar a intensidade da

radiação solar incidente na superfície, a partir de imagens de satélite (LABSOLAR, 2006). A

Figura 3 mostra a incidência dos raios solares na superfície da Terra.

13

Figura 3 - Radiação Solar e Latitude. Fonte: Frota e Schiffer, 2001.

4.1.2 Temperatura

Segundo Costa (1982), “a Temperatura é o conceito físico que nos permite medir o

estado térmico de um sistema, estabelecendo sua maior ou menor capacidade de transmitir

calor”.

A variação da temperatura na superfície da Terra depende basicamente dos fluxos de

massa de ar e das diversas recepções da radiação solar em diferentes locais.

Quando a velocidade dos fluxos de ar é pequena, a temperatura é consequência, na sua

maior parte, dos ganhos térmicos solares do local. Assim, a radiação emitida pelo Sol que

atinge a superfície terrestre é recebida de forma distinta, em consequência do tipo de solo, da

topografia, da vegetação e da altitude do local. Quando a velocidade do ar é alta, a influência

dos fatores locais na temperatura do ar é muito menor (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA,

2014).

Através do conhecimento deste tipo de variável climática, pode-se tirar vantagens das

propriedades de inércia térmica da terra para amenizar as temperaturas no interior da

edificação. O solo possui característica conhecida como inércia térmica, onde o mesmo possui

a capacidade de, depois de aquecido, reter o calor por muito mais tempo do que uma

habitação convencional. O solo possui a capacidade de ganhar ou perder calor lentamente se

submetido a temperaturas respectivamente mais altas ou mais baixas. Portanto, uma

edificação integrada a terra poderá absorver calor nos horários mais frios do dia,

possibilitando conforto térmico aos usuários. Este tipo de estrutura pode ser usado em locais

14

onde as noites são frias e os dias quentes, como nos desertos, onde há grande amplitude

térmica diária.

4.1.3 Vento

A velocidade e a direção do vento são variáveis em relação à rugosidade da superfície.

De modo geral, a velocidade do vento aumenta com a altitude, sendo mais elevada em locais

abertos como campos do que em áreas urbanizadas como grandes centros, onde os mesmos

possuem alta concentração de edifícios. Nota-se também maior turbulência nos ventos das

cidades e vento laminar em locais abertos. O vento é uma variável que está diretamente ligada

à sensação térmica dos indivíduos, conduzindo o conforto térmico quando em situações

adequadas de exposição.

4.1.4 Umidade

A umidade pode ser alterada na presença de água e vegetação nas proximidades da

edificação. Em locais próximos de massas de água, como lagos e rios ou qualquer fonte de

água, o ar se umidifica, refrescando as edificações. Já na presença de vegetal, a umidificação

do ar é ocasionada pela evapotranspiração dos mesmos, podendo ser utilizado em locais de

clima seco (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

4.2 Variáveis Arquitetônicas

A Arquitetura deve dar condições de conforto ao homem. O homem tem melhores

condições de vida e qualidade de saúde quando seu organismo funciona sem ser submetido à

fadiga ou estresse, inclusive térmico.

Segundo Frota e Shiffer (2001) “A Arquitetura como uma de suas funções, deve

oferecer condições térmicas compatíveis ao conforto térmico humano no interior dos

edifícios, sejam quais forem às condições climáticas externas”.

O objetivo da arquitetura é possibilitar ao homem um habitat seguro do qual ele possa

se defender das ameaças climáticas do meio, desenvolvendo abrigos cada vez mais adequados

às suas necessidades.

Para que isto se torne realidade, é preciso que se realize um estudo de variáveis

arquitetônicas como a forma, a função, os tipos de fechamentos e os sistemas de

condicionamento. O projeto consciente deve buscar tirar proveito de cada uma destas

15

variáveis garantindo ao edifício uma perfeita interação entre o homem e o meio em todas as

escalas (urbana, arquitetônica, construtiva e imediata) (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA,

2004).

4.2.1 A Forma

A forma da edificação influencia muito no conforto ambiental de uma habitação, visto

que interfere na quantidade de luz e calor solar recebido pela edificação, além de afetar sobre

os fluxos de ar no interior e exterior das mesmas.

É evidenciada a influência da forma arquitetônica na cidade de Marrakesh, em

Marrocos, onde as edificações foram elaboradas de modo a canalizar para o interior da cidade

a brisa do mar que é úmida e refrescante, já que a cidade sofre grande influência das

temperaturas (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

A quantidade de radiação solar que incide sobre a superfície externa de uma edificação

pode variar conforme a orientação e a época do ano, ou seja, o mesmo volume de espaço

interior pode ter diversas formas, apresentando os mais variados comportamentos térmicos e

visuais (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

Assim, a forma arquitetônica se torna uma variável importante para o conforto

térmico em interiores e, consequentemente, para o desempenho energético das edificações.

Pode-se perceber a influência da forma arquitetônica no conforto térmico em chalés

das montanhas (Figura 4), cuja cobertura com grande inclinação evita o acúmulo de neve,

influenciando na exposição ao sol. Nota-se também, a influência da forma, nos projetos

arquitetônicos (Figura 5) de Frank Lloyd Wright, cujos projetos ficaram conhecidos como

casas de campo, onde valoriza as áreas de sombra através da maior distribuição de área de

telhados, além de dar maior ênfase a luz natural na edificação.

16

Figura 4 - Chalé nas Montanhas. Fonte: Google Imagens, 2015.

Figura 5 - Casas de Campo. Fonte: Google Imagens, 2015.

17

4.2.2 A Função

Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2004) “o mesmo projeto arquitetônico, se

destinado a fins distintos como comércio ou habitação, pode resultar em comportamentos

energéticos diferentes”.

Embora a função a que se destina uma edificação possa estar associada a uma forma

pré-estabelecida, a mesma pode sofrer mudanças após a ocupação. O estudo da função é

essencial na escolha de determinado critério das estratégias bioclimáticas a serem adotadas.

O horário de funcionamento comercial ou público, geralmente durante o dia, expõe os

usuários aos efeitos do calor, aumentando, consequentemente, o uso de aparelhos de ar

condicionado. Além disso, o fato de executar os projetos sem a previsão da incidência da luz,

leva ao uso diário de energia artificial, elevando o consumo energético da edificação,

consequentemente, aumentando os custos com energia elétrica. Deve-se dar valor a

importância da luz natural em ambientes como sala de aulas, escritórios, pois além dela ter

boa qualidade de visibilidade, auxilia na redução do consumo diário de luz.

Para cada setor, deve ter uma escolha cabível no que diz respeito à função em relação

à eficiência energética da estrutura. Por exemplo, em uma residência, cabe alertar ao

proprietário sobre o uso de algumas estratégias de resfriamento ou aquecimento passivo ou

ativo, ventilação natural e exploração da ventilação natural. Já nos setores comerciais e

públicos, a opção de economia de energia se dá através de sistemas naturais de

condicionamento e iluminação. Cabe ao engenheiro ou arquiteto estar ciente dos conceitos

que cada uma destas alternativas, conhecendo sua eficiência e adequação para cada caso.

4.2.3 Fechamentos

As trocas de energia (luz e/ou calor) e entre o meio externo e interno de uma

edificação, ocorre principalmente por meio dos fechamentos. O principal fator que intervêm

neste processo é a radiação solar, na qual os materiais de construção se comportam de

maneira distinta.

Diante destas circunstâncias, podemos destacar na engenharia, dois tipos de

fechamento, os fechamentos opacos e os fechamentos translúcidos ou transparentes, sendo a

principal distinção entre os dois, a incapacidade (opacos) de transmitir a radiação solar para o

ambiente interno e a capacidade (translúcidos) de transmissão.

18

Segundo Frota e Schiffer (2001), “o Sol, importante fonte de calor, incide sobre o

edifício representando sempre certo ganho de calor, que será função da intensidade da

radiação incidente e das características térmicas dos paramentos do edifício”.

Sendo assim, a principal fração dos ganhos térmicos dos ambientes é a parcela da

radiação solar. Se entendido os conceitos de transmissão de calor e o comportamento térmico

dos fechamentos, frente à exposição do meio na qual a edificação está submetida, pode-se

optar pela escolha adequada dos materiais de fechamento que serão empregados na obra.

a. Fechamentos Opacos

A transmissão de calor ocorre pela diferença de temperatura entre o meio externo e

interno de uma edificação, onde o sentido do fluxo de calor ocorre sempre do meio mais

quente para a superfície mais fria. Neste tipo de fechamento, nota-se uma parcela de radiação

incidente, boa parte dessa parcela sendo um fluxo da radiação solar que será absorvido ou

dissipado para o exterior, uma parcela da radiação refletida e um fluxo de radiação solar

absorvido e dissipado para o meio interno. É o caso que acontece com as paredes de uma

edificação, como mostra a Figura 6.

Figura 6 - Trocas de calor em paredes opacas. Fonte: Frota e Schiffer, 2001.

As trocas de calor em superfícies opacas ocorrem seguidas de três fases: a fase de

troca de calor com o meio externo, a fase de condução através do fechamento e a fase de troca

de calor com o meio interno. A seguir veremos cada uma delas:

19

Fase 1: Troca de calor com o meio externo - Nesta fase, a superfície exterior da

edificação recebe calor do meio por convecção e radiação, e o incremento da temperatura

nesta superfície dependerá da parcela de resistência superficial externa (Rse). A radiação

incidente no fechamento opaco terá uma parcela refletida, a qual depende da refletividade do

material (ρ), e outra parte absorvida, a qual depende da absortividade do material (α). O que

influencia consideravelmente na absortividade do material é a sua cor superficial, isso

significa que quanto maior foi sua absortividade, maior capacidade de absorção de calor pelo

mesmo. Por exemplo, se um material possui absortividade (α) igual a 0,7, significa que 70 %

da energia sobre ele será absorvida e 30 % refletida. Cores mais escuras tem maior poder de

absorção. A Tabela 2 indica valores de absortividade em função da sua cor.

Tabela 2 - Absortividade em função da cor (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

CORES α

Escuras 0,7 a 0,9

Médias (tijolos) 0,5 a 0,7

Claras 0,2 a 0,5

Fase 2: Condução através do fechamento - Ocorrido uma elevação da temperatura

externa ao fechamento, haverá uma diferença de temperatura entre esta superfície e a interna,

na qual se conduzirá a troca de calor entre estas superfícies. Nesta fase, ocorre a troca térmica

por condução e a intensidade do fluxo do calor dependerá da condutividade térmica (λ),

propriedade esta que depende da densidade do material e representa sua capacidade de

conduzir maior ou menor quantidade de calor por unidade de tempo [W/mK].

Materiais como a cortiça, o isopor, a lã de vidro e o concreto celular, são

isolantes térmicos. Estes materiais possuem baixa densidade, ou seja, são bastante

porosos. A capacidade de reduzir a transferência de calor se dá ao fato de o ar

parado contidos nesses poros ter baixa condutividade térmica. Da mesma forma,

uma câmara de ar contida no interior do fechamento pode reduzir o fluxo de calor

através deste. (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2014, p. 197).

Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2004), “quanto maior for o valor de λ, tanto maior

será a quantidade de calor transferida entre as superfícies”. A Tabela 3 apresenta os valores de

condutividade térmica de diferentes tipos de materiais.

20

Tabela 3 - Condutividade térmica dos materiais (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

MATERIAL λ [W/Mk]

Concreto 1,50

Tijolo 0,65

Madeira 0,14

Isopor 0,03

Outra variável que se deve levar em consideração nesse processo é a espessura do

fechamento (L). É através da espessura que se pode calcular o valor da resistência térmica

(R), que se refere à propriedade do material em resistir à passagem de calor.

Podem-se adotar técnicas para redução das trocas de calor em fechamentos opacos

utilizando materiais de baixa condutividade térmica, ou elaborando uma câmara de ar entre

múltiplas camadas, fazendo com que as trocas de calor se deem por convecção e radiação, em

vez de condução, dificultando a passagem de calor.

A passagem do calor por convecção depende da inclinação do fechamento e da direção

do fluxo. Já a troca térmica por radiação depende da emissividade (ε) da superfície do

material em contato com o ar. Esta é uma propriedade física dos materiais que representa a

quantidade de energia térmica emitida por unidade de tempo. A Tabela 4 representa a

emissividade de alguns materiais.

Tabela 4 - Emissividade de alguns materiais. (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

MATERIAL ε

Alumínio polido 0,05

Ferro galvanizado 0,20

Demais materiais de

construção

0,90

Fase 3: Troca de calor com o meio interior – tal como a primeira fase, as trocas

térmicas ocorrem por convecção e por radiação. Com o calor adentrando no ambiente interno,

a temperatura da superfície interna irá aumentar em relação à temperatura do ar. As perdas de

calor por convecção irão depender da resistência superficial interna do fechamento (Rsi) e as

por radiação, irão depender da emissividade superficial do material (ε). A resistência total de

fechamento é caracterizada pela soma da parcela da resistência superficial interna Rsi e da

resistência superficial externa Rse. O inverso desta adição, chamamos de Transmitância

Térmica (U). Através da variável transmitância térmica, pode-se avaliar o comportamento do

21

fechamento opaco frente à transmissão de calor. Na Tabela 5, têm-se os valores de

transmitância térmica para os principais fechamentos utilizados na construção civil.

Tabela 5 - Transmitância térmica de alguns materiais (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

ELEMENTO TIPO U [W/m² K]

Paredes

Tijolo 6 furos espessura 12,5 cm 2,39

Tijolo 6 furos espessura 17 cm (deitado) 2,08

Tijolo 8 furos rebocado 12,5 cm 2,49

Tijolo 4 furos rebocado 12,5 cm 2,59

Tijolo maciço aparente 9 cm 4,04

Tijolo maciço rebocado 12 cm 3,57

Tijolo maciço rebocado 26 cm 2,45

Janelas Vidro comum 3 mm 5,79

Cobertura

Laje concreto 10 cm + fibrocimento

Verão não ventilado 2,04

Verão bem ventilado 2,04

Inverno não ventilado 2,86

Inverno bem ventilado 3,89

Laje concreto 10 cm + cerâmica

Verão não ventilado 2,04

Verão bem ventilado 2,04

Inverno não ventilado 2,87

Inverno bem ventilado 3,89

Forro pinus 1 cm + fibrocimento

Verão não ventilado 2,00

Verão bem ventilado 2,00

Inverno não ventilado 2,79

Inverno bem ventilado 3,75

Forro pinus 1 cm + cerâmica

Verão não ventilado 2,01

Verão bem ventilado 2,01

Inverno não ventilado 2,79

Inverno bem ventilado 3,75

Forro pinus 1 cm + fibrocimento + alumínio polido

Verão não ventilado 1,11

Verão bem ventilado 1,11

Inverno não ventilado 2,04

Inverno bem ventilado 3,75

22

Segundo Frota e Schiffer (2001), “Uma parede apresenta maior ou menor inércia

segundo seu peso e sua espessura. Mas os revestimentos desempenham importante papel, pois

revestimentos isolantes reduzem as trocas de calor com a parede e reduzem sua inércia”.

Em princípio, os fechamentos absorvem calor tanto do exterior quanto do

interior, dependendo de onde o ar tem a maior temperatura. Ao conduzir o calor para

o outro extremo, o material retém uma parte no seu interior, consequência de sua

massa térmica. Quanto maior a massa térmica maior o calor retido e este, pode ser

devolvido ao interior quando a temperatura do ar for menor que a da superfície

(LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004, p. 63).

b. Fechamentos Transparentes ou Translúcidos

É neste tipo de fechamento que ocorrem as principais trocas térmicas em uma

edificação. Nota-se que grande parte da radiação incidente, penetra por transparência, além de

ter a parcela que dissipa para o interior, e as parcelas refletida e dissipada para o exterior são

menores, como mostra a Figura 7. Pode-se ocorrer trocas térmicas por condução, convecção e

radiação. Essa última é o principal fator devido à sua parcela diretamente transmitida para o

interior, o que é inexistente nos fechamentos opacos, e depende da transmissividade (δ) do

vidro.

Figura 7 - Trocas de calor em paredes translúcidas. Fonte: Frota e Schiffer, 2001.

O principal problema nos períodos quentes é controlar as parcelas transmitidas

diretamente por transparência e as que dissipam no meio interior. No projeto arquitetônico, as

principais variáveis que podem alterar o ganho de calor através dos fechamentos, são:

23

Orientação e tamanho da abertura:

A exposição ao sol é determinada pela orientação e tamanho das aberturas. A

quantidade de calor que entra ou sai do ambiente, depende do tamanho das aberturas. Quanto

maior é a abertura, maior é esta quantidade. A orientação expõe a edificação à quantidade de

calor e iluminação distinta, em virtude da trajetória solar.

Tipo de vidro

A escolha do tipo de vidro a ser utilizado nas aberturas pode ser determinada por

diversos fatores, entre eles o controle da radiação solar. Segundo Lamberts, Dutra e Pereira

(2004), “os vidros têm geralmente alta transmitância térmica (U), ou seja, são bons

condutores de calor. Entretanto são os únicos materiais de construção com capacidade para

controlar de forma racional a radiação solar (luz e calor)”.

A radiação que incide em um fechamento transparente pode ser absorvida, refletida ou

transmitida para o interior, sendo que a parcela absorvida se converte em calor no interior do

vidro, podendo ser remetida tanto para o interior quanto para o exterior na forma de radiação.

Quanto maior for o ângulo de incidência da radiação solar, maior tenderá a ser a parcela

refletida pelo vidro. A transparência do vidro afeta na parcela da radiação que penetra por

transparência.

Existem vários tipos de vidros com diferentes características como absorção, reflexão,

e transmissão de radiação solar. Sendo assim, alguns vidros mais utilizados na construção

civil podem ser citados:

Vidro simples (transparente): São os vidros de baixo custo e grande

disponibilidade no mercado. Este tipo de vidro possui alta transmissividade de

radiação solar e com bom padrão de visibilidade. Este tipo de vidro causa no

ambiente o chamado efeito estufa, onde uma vez transmitido para dentro, o

calor encontra dificuldades em sair pelo vidro, superaquecendo o ambiente.

Isto acontece pela característica do vidro em ser opaco a ondas longas e

altamente transparentes a ondas curtas. Este tipo de vidro é encontrado em

diversas espessuras;

Vidro Verde: conhecidos como absorventes. É levemente pigmentado a fim de

diminuir a transmissão de onda curta;

24

Vidros Reflexivos: popularmente chamados de vidros espelhados. São vidros

que recebem um tratamento de metal em uma de suas faces, cuja função é

refletir os raios solares, reduzindo a passagem de calor para o interior.

Pode-se ainda, atribuir aos vidros, aplicação de películas comuns, cujo papel é

controlar a entrada de luz, porém não é muito eficiente no controle do calor, ou ainda

películas especiais reflexivas, que além de controlar a entrada de luz, tem um bom

desempenho frente ao calor. O desempenho térmico no que tange sua eficácia cresce

sequencialmente, quando as aberturas forem dotadas de vidros duplos, vidros duplos com ar

confinado, vidros duplos com gás argônio e vidros duplos com película seletiva e gás argônio

(NOTAS DE AULA).

Uso de proteções solares internas e externas

Estas ferramentas são utilizadas nas aberturas, a fim de reduzir os ganhos térmicos do

ambiente. As proteções internas são basicamente cortinas, persianas e venezianas. Hoje,

podemos citar as cortinas blackout para um maior desempenho em relação à passagem da luz.

O problema deste tipo de equipamento é o prejuízo quanto à passagem de luz natural, porém

para dias quentes de verão podem ser utilizadas conforme a necessidade do usuário.

Quando se tem um dimensionamento que garanta a redução da incidência da radiação

solar, sem prejudicar a passagem da luz natural, podemos utilizar as proteções externas, na

qual bloqueiam a radiação direta antes desta penetrar pelo vidro, o que evita o efeito estufa.

Dentre vários exemplos podemos citar os Light Shelfs, que dividem a abertura em duas partes

horizontais, sendo a superior destinada à iluminação e a inferior à visão e ventilação do

ambiente, os brises, que funcionam como uma persiana, podendo ser vertical, horizontal ou

móveis, dependendo da orientação solar do local e ainda a proteção vegetal, realizada por

árvores plantadas em locais específicos a fim de impedir a passagem da forte radiação solar.

Além disso, pode-se realizar a pintura do ambiente externo com cores claras, a fim de reduzir

a absortividade dos materiais. A Figura 8 e a Figura 9 mostram respectivamente tipos de

proteção interna e externa de edificações.

25

Figura 8 - Proteção Interna (Cortina). Fonte: Google Imagens, 2015.

Figura 9 - Brises de proteção solar. Fonte: Archtendencias Arquitetura, 2015.

26

5 CONFORTO TÉRMICO NAS EDIFICAÇÕES

O conforto térmico é o estado mental em que o ser humano expressa sua satisfação

com o ambiente circunjacente. As trocas térmicas entre o meio e o corpo humano podem

causar a insatisfação do indivíduo (frio ou calor), visto que, este pode tanto perder calor para

o ambiente, quanto ganhar, dependendo da condição térmica do ambiente e das vestimentas

pessoais.

Uma condição necessária, mas não suficiente para que o organismo esteja em conforto

térmico é a neutralidade térmica, em que é o estado físico no qual todo o calor gerado pelo

organismo através do metabolismo é trocado na mesma proporção com o ambiente ao redor,

não havendo nem acúmulo de calor, nem perda excessiva do mesmo, mantendo a temperatura

corporal constante. (LabEEE, 2011).

Diversas são as variáveis que podem influenciar no conforto térmico do indivíduo

diante de uma edificação. Além da resistência térmica oferecida pela vestimenta, e do

metabolismo gerado pela atividade, o ambiente é influenciado ainda pela temperatura do ar,

temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade relativa do ar.

5.1 Variáveis que influenciam no conforto térmico

5.1.1 Temperatura do ar

A temperatura do ar é a principal variável do conforto térmico. A sensação de conforto

baseia-se na perda de calor do corpo pelo diferencial de temperatura entre a pele e o ar,

complementada pelos outros mecanismos termo reguladores. O metabolismo humano é capaz

de produzir calor, e suas perdas são menores quando a temperatura do ar for alta ou maiores

quando a temperatura está baixa.

Segundo LabEEE (2011), “A diferença de temperatura entre dois pontos no ambiente

provoca a movimentação do ar, chamada de convecção natural: a parte mais quente torna-se

mais leve e sobe enquanto a mais fria, desce, proporcionando uma sensação de resfriamento

do ambiente”.

Para fins de avaliação, a temperatura do ar é chamada de temperatura de bulbo seco

(TBS), e costuma ser medida com a da temperatura de bulbo úmido (TBU).

27

5.1.2 Temperatura radiante média

A temperatura radiante média representa a temperatura uniforme de um ambiente

imaginário no qual a troca de calor por radiação é igual ao ambiente real não uniforme (Figura

10).

Segundo Dryvit (2007), “temperatura radiante média é a temperatura média à

superfície dos elementos que envolvem um espaço. Influencia tanto o calor perdido através da

radiação do corpo como a perda de calor por condução, quando o corpo está em contato com

superfícies mais frias”.

Figura 10 - Trocas entre um ambiente real e o corpo e entre um ambiente imaginário e o mesmo corpo, através da temperatura radiante média. Fonte: labEEE, 2011.

5.1.3 Velocidade do ar

A velocidade do ar em ambientes internos, geralmente costuma ser abaixo de 1 m/s,

sem necessariamente a ação direta do vento. O ar se desloca pela diferença de temperatura no

ambiente, onde o ar quente, menos denso, sobe e o ar frio, mais denso desce. A este fenômeno

chamamos de convecção natural. Podemos ainda, forçar a perda de calor por mecanismos

mecânicos como o ventilador, onde ocorre o aumento do coeficiente de convecção,

consequentemente, aumenta a sensação de perda de calor. A este fenômeno chamamos de

convecção forçada. O deslocamento de ar também aumenta os efeitos da evaporação no corpo

humano, reduzindo a sensação de calor (LABEEE, 2011).

28

5.1.4 Umidade relativa do ar

Chama-se umidade a quantidade de vapor d’ água contida no ar. Este vapor é formado

pela evaporação da água, onde se verifica a mudança do estado líquido ao gasoso. Quando o

vapor d’água chegar ao valor máximo, o ar torna-se saturado e ultrapassando este limite

ocorre a condensação e consequentemente o aumento da temperatura no ambiente onde ocorre

a condensação é evidenciado.

À medida que a temperatura do meio se eleva, dificultando as perdas por

convecção e radiação, o organismo aumenta sua eliminação por evaporação. Quanto

maior a UR, umidade relativa, menor a eficiência da evaporação na remoção do

calor. Isto mostra a importância de uma ventilação adequada (LabEEE, 2011, p. 12).

5.2 Índices de Conforto

Diferentes índices de conforto térmico são sugeridos por alguns pesquisadores, com o

intuito de avaliar o efeito conjunto das variáveis de conforto térmico. Dois importantes meios

para avaliação do conforto térmico do ambiente é através do Voto Médio Predito (PMV) e um

modelo de cálculo, o programa Analysis CST.

5.2.1 Voto Médio Predito (PMV)

Este método foi desenvolvido por Fanger, e é considerado o índice mais completo

para a avaliação do conforto térmico, pois analisa o conforto em função de seis variáveis:

metabolismo, vestimenta, temperatura radiante média, temperatura do ar, velocidade do ar e

umidade relativa do ar.

Este método faz uma relação entre as variáveis do conforto térmico e a porcentagem

de pessoas insatisfeitas (PPD). Após estudos, chegou-se a uma escala de satisfação em relação

às variáveis citadas. A Tabela 6 abaixo indica estes valores.

Tabela 6 - Escala térmica de Fanger (LabEEE, 2011).

Escala Sensação

+3 Muito quente

+2 Quente

+1 Levemente quente

0 Neutro

-1 Levemente frio

-2 Frio

-3 Muito frio

29

Este método é utilizado na ISO 7730/94, a qual considera um ambiente termicamente

confortável quando a porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD) é inferior a 10%, para isto o

PMV deve se encontrar entre -0,5 e 0,5. Além disso, a ISSO 7730/94, considera valores entre

-2 e +2, pois acima destes, teríamos mais de 80 % das pessoas insatisfeitas, como mostra a

Figura 11. Devido às diferenças individuais de cada pessoa, é difícil se obter um valor que

satisfaça ao conforto de todos, visto que sempre haverá uma porcentagem de insatisfeitos.

Figura 11 - PMV e PPD. Fonte: labEEE, 2011.

5.2.2 Programa Analysis CST

Este programa (Figura 12, Figura 13 e Figura 14) foi desenvolvido no LabEEE, com a

finalidade de tornar mais acessível o método desenvolvido por Fanger. O programa indica o

PMV e o PPD para o ambiente no módulo de avaliação do conforto térmico e o estado de

estresse térmico por frio ou calor no módulo estresse.

30

Figura 12 - Tela de entrada das variáveis climáticas para avaliação no módulo de conforto térmico do Analysis CST. Fonte: labEEE, 2011.

Figura 13 - Tela do resultado gráfico de PMV e PPD no módulo de conforto térmico do Analysis CST. Fonte: labEEE, 2011

31

Figura 14 - Tela da ilustração das trocas térmicas no módulo de conforto térmico do Analysis CST, para as variáveis Met= 70W/m2 , Vestimenta= 1.85 clo, Tar= 27oC , Tglobo= 32oC , TBU= 25oC, Var= 0,7m/s. Fonte:

labEEE, 2011.

32

6 BIOCLIMATOLOGIA

A bioclimatologia é uma ciência que aplica os estudos do clima, relacionando-o com

os seres vivos. Tendo conhecimento dos conceitos que envolvem o clima e o conforto,

compreende-se a importância da bioclimatologia aplicada à arquitetura (LAMBERTS,

DUTRA E PEREIRA, 2004).

Este estudo começou a ganhar eficiência na década de 60, através dos irmãos Olgyay,

onde aplicaram a bioclimatologia na arquitetura a fim de desenvolver estratégias de adaptação

da arquitetura ao clima, objetivando a satisfação das exigências de conforto térmico ao

homem. Através dos estudos de Olgyay, em 1969 Giovani elaborou a carta bioclimática para

edifícios, corrigindo algumas limitações do diagrama idealizado por Olgyay.

Enquanto a aplicação do diagrama de Olgyay era estritamente para as condições

externas, a carta de Givoni se baseia nas temperaturas internas dos edifícios. A Figura 15

mostra a carta bioclimática de Olgyay.

Figura 15 - Carta bioclimática de Olgyay. Fonte:Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

Segundo Maragno (2002) “as cartas bioclimáticas são elaboradas a partir das zonas de

conforto térmico e proporcionam de maneira integrada informações sobre comportamento

climático do entorno e previsão de estratégias para a correção desse comportamento quando

fora da zona correspondente ao conforto térmico”.

33

Estas cartas são construídas sobre diagramas psicométricos os quais relacionam

Umidade Relativa do Ar x Temperatura, específicos para cada região e que apresentam

informações variadas sobre conforto térmico.

Segundo LabEEE (2011) “estas estratégias, corretamente utilizadas durante a

concepção do projeto da edificação, podem proporcionar melhoras nas condições de conforto

térmico e redução no consumo de energia”.

Em 1992, Givoni concebeu uma carta bioclimática adequada para países em

desenvolvimento, na qual expandiu os limites máximos de conforto da carta anteriormente

elaborada para países desenvolvidos (LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

Após diversas análises de diferentes autores, concluiu-se que o trabalho de Givoni de

1992 para países em desenvolvimento é o mais adequado às condições climáticas do Brasil. A

Figura 16 representa a carta bioclimática brasileira.

Figura 16 - Carta bioclimática adotada para o Brasil. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2014.

A carta da figura acima é construída sobre o diagrama psicrométrico, que relaciona a

temperatura do ar e a umidade relativa. Tomando conhecimento dos valores destas variáveis

para os principais períodos do ano climático da localidade a ser analisada, podem-se ter

informações que indicam a melhor estratégia bioclimática a ser adotada para a região. Nesta

carta, são identificadas nove (9) zonas de atuação:

34

6.1 As Zonas da Carta Bioclimática Brasileira

6.1.1 Zona de Conforto

Nas condições delimitadas por esta zona (Figura 17), existe uma grande chance de

que as pessoas se sintam em conforto térmico com o ambiente. A partir dos estudos de

Giovani, percebe-se que em países em desenvolvimento, esta condição é favorável de se

verificar em condições de ambiente com temperatura variando de 18°C a 29°C e umidade

relativa variando entre 20% a 80%. Portanto, quando o ambiente interior estiver com

temperaturas próximas a 18 °C, deve-se evitar o impacto do vento e em temperaturas

próximas a 29 °C deve-se evitar a incidência de radiação solar. Tais precauções evitam o

desconforto térmico das pessoas.

Figura 17 - Zona de conforto. Fonte: LabEEE, 2011.

6.1.2 Zona de Ventilação:

Segundo LabEEE (2011), “A ventilação corresponde uma estratégia de resfriamento

natural do ambiente construído através da substituição do ar interno (mais quente) pelo

externo (mais frio)”.

A sensação térmica em uma edificação pode ser melhorada pela ventilação (Figura

18) quando a temperatura ultrapassar 29°C ou a umidade for superior a 80%. Em regiões

áridas, onde as temperaturas diurnas se situam entre 30°C e 36°C é aplicável a estratégia da

ventilação noturna, evitando com que o calor adicional diurno aumente a temperatura interior

noturna. Em regiões áridas, onde a temperatura diurna for superior a 36°C, a ventilação

noturna não é suficiente para manter o conforto, sendo necessária a utilização de outros

35

sistemas como: ar condicionado, resfriamento evaporativo ou massa térmica. As soluções

mais utilizadas na arquitetura são:

Ventilação da cobertura;

Ventilação cruzada;

Ventilação sob a casa;

Captadores de vento.

Figura 18 - Zona de ventilação. Fonte: LabEEE, 2011

6.1.3 Zona de Resfriamento Evaporativo

A evaporação da água pode reduzir a temperatura e simultaneamente aumentar a

umidade relativa de um ambiente. Porém, a fim de evitar o acúmulo de vapor de água, é

necessária uma boa taxa de ventilação do ambiente. Com isso, este processo é aconselhável

apenas quando a temperatura de bulbo úmido (TBU) máxima não exceder os 24°C e a

temperatura de bulbo seco (TBS) máximo não ultrapassar os 44°C. Os exemplos de

resfriamento evaporativo (Figura 19) são:

Uso de vegetação;

Fontes de água no ambiente.

36

Figura 19 - Zona de resfriamento evaporativo. Fonte: LabEEE, 2011.

6.1.4 Zona de Massa Térmica para Resfriamento

Picos de temperaturas podem ser controlados com o uso de inércia térmica. O seu

uso pode diminuir a amplitude da temperatura interior em relação à exterior. A ideia de

funcionamento deste sistema é liberar o calor armazenado na estrutura térmica durante o dia

somente à noite, onde as temperaturas externas estão mais amenas. Além do uso da massa

térmica dos fechamentos, pode-se ainda tomar proveito da massa térmica da terra ou emprego

de materiais isolantes. Esta solução é eficaz em locais onde as condições de temperatura e

umidade relativa se situam entre os limites da zona de massa térmica da Figura 20.

37

Figura 20 - Zona de massa térmica. Fonte: LabEEE, 2011.

6.1.5 Zona de Ar Condicionado

Em regiões onde o clima pode ser muito severo, em que os limites de temperatura e

umidade relativa são ultrapassados, não sendo eficaz a aplicação de algum sistema passivo de

resfriamento, recomenda-se o uso de aparelhos de ar condicionado para a climatização do

ambiente. Isto se verifica quando a temperatura de bulbo seco for superior a 44°C e a de bulbo

úmido maior que 24°C.

Em situação extremas, pode-se empregar conjuntamente ao ar condicionado (Figura

21) os sistemas naturais de resfriamento, a fim de reduzir o consumo energético das

edificações.

Figura 21 - Zona de ar condicionado. Fonte: LabEEE, 2011.

38

6.1.6 Zona de Umidificação

O desconforto térmico fica evidenciado quando a umidade relativa do ar for muito

baixa (menor que 20%) e a temperatura inferior a 27°C. Neste caso, pode-se utilizar como

estratégia a umidificação do ar (Figura 22) para melhorar a sensação de conforto mesmo que

possa produzir um efeito de resfriamento evaporativo indesejável. Alguns recursos simples

podem ser empregados no interior dos ambientes:

Utilização de recipientes com água;

Hermeticidade das aberturas, que ajuda a conservar o vapor proveniente das

plantas e das atividades domésticas.

Figura 22 - Zona de umidificação. Fonte: LabEEE, 2011.

6.1.7 Zona de Massa Térmica e Aquecimento Solar

Na região da carta, situada entre 14°C e 20°C, pode-se utilizar duas estratégias com

objetivo de obter um maior conforto térmico. A primeira alternativa é a utilização da massa

térmica junto ao aquecimento solar passivo (Figura 23), onde se podem compensar as baixas

temperaturas pelo armazenamento do calor solar nas paredes da edificação, podendo ser

devolvido ao interior nos horários de menor temperatura, geralmente à noite. A segunda

alternativa é a utilização do aquecimento solar com isolamento térmico, onde se podem evitar

as perdas de calor da edificação para o exterior.

39

Figura 23 - Zona de massa térmica e aquecimento solar. Fonte: LabEEE, 2011.

6.1.8 Zona de Aquecimento Solar Passivo

Na região entre 10,5°C e 14°C, o mais indicado é o uso de aquecimento solar passivo.

Existe uma tendência muito grande de perda de calor no edifício nestas condições, sendo

aconselhado um isolamento térmico mais rigoroso. Devem-se incorporar à edificação,

superfícies envidraçadas orientadas para o sol. Existem diversas estratégias que podem ser

introduzidas à edificação fim de produzir o aquecimento solar passivo (Figura 24), como:

Superfícies envidraçadas orientadas para o sol;

Adequada orientação e cor dos fechamentos;

Painéis refletores externos;

Coletores de calor nos telhados;

Utilização de estufas.

Figura 24 - Zona de aquecimento solar passivo. Fonte: LabEEE, 2011.

40

6.1.9 Zona de Aquecimento Artificial

Em locais extremamente frios (temperaturas abaixo de 10,5°C), onde as estratégias de

aquecimento como o aquecimento solar passivo não são o suficiente para o acondicionamento

do conforto térmico em alguma época do ano, sendo necessária a utilização de estratégias de

aquecimento artificial para elevar a temperatura interna. Assim sendo, o uso em conjunto dos

sistemas passivos de aquecimento e o aquecimento artificial, proporcionam uma redução do

consumo de energia. As principais técnicas de aquecimento artificial (Figura 25) são:

Utilização de condicionador de ar quente;

Ventilador-aquecedor;

Radiador incandescente.

Figura 25 - Zona de aquecimento artificial. Fonte: LabEEE, 2011.

6.1.10 Interseções entre Estratégias

Entre as zonas de ventilação (2), de resfriamento evaporativo (3) e de massa térmica

para resfriamento (4) acontecem algumas interseções, conforme a Figura 26.

A região A representa a interseção entre a zona de ventilação e a zona de massa

térmica para resfriamento, podendo adotar ambas as estratégias para resfriamento, inclusive

simultaneamente. A região B indica a interseção entre a zona de massa térmica para

resfriamento e o resfriamento evaporativo, podendo-se utilizar as duas estratégias. Por fim, a

região C, representa a interseção entre a zona de ventilação, a zona de massa térmica para

resfriamento e o resfriamento evaporativo, podendo as três estratégias ser aplicadas

separadamente ou em conjunto.

41

Figura 26 - Interseção entre ventilação, massa e resfriamento evaporativo. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

6.2 Carta Bioclimática de Algumas Cidades Brasileiras

Através das zonas da carta bioclimática brasileira, podemos relacionar o clima e a

umidade relativa do ar da região e tomar conhecimento das estratégias bioclimáticas que

podem ser adotadas nas edificações em diferentes cidades do Brasil.

6.2.1 Carta Bioclimática de Porto Alegre (RS)

Observando a Figura 27, percebe-se a grande variação climática da cidade de Porto

Alegre. Amancha alongada, constituída por pontos em vermelho, percorre desde a região da

necessidade de aquecimento artificial até o início da zona de ar condicionado. Extraindo da

carta os percentuais respectivos a cada zona, podem-se adotar as seguintes estratégias em

ordem de importância:

1- Massa térmica para aquecimento com aquecimento solar passivo;

2- Ventilação;

3- Aquecimento solar passivo;

4- Aquecimento artificial.

42

Figura 27 - Carta bioclimática de Porto Alegre (RS). Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

6.2.2 Carta Bioclimática do Rio de Janeiro (RJ)

Observando a Figura 28, percebe-se a concentração de pontos parcialmente nas

regiões de massa térmica para aquecimento, ventilação e conforto térmico, com certos pontos

localizados na região de ar condicionado. Extraindo da carta os percentuais respectivos a cada

zona, podem-se adotar as seguintes estratégias em ordem de importância:

1- Ventilação;

2- Massa térmica para aquecimento e aquecimento solar.

Figura 28 - Carta bioclimática do Rio de Janeiro (RJ). Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

43

6.2.3 Carta Bioclimática de Belém (PA)

Observando a Figura 29, percebe-se a concentração de pontos sobre a zona de

ventilação. Neste local, a umidade relativa é bastante alta (normalmente acima de 50 %) e as

temperaturas nunca inferiores a 20°C. O clima é rigoroso, mostrando a necessidade de ar

condicionado em várias horas do ano. Extraindo da carta os percentuais respectivos a cada

zona, podem-se adotar as seguintes estratégias em ordem de importância:

1- Ventilação;

2- Ar condicionado.

Figura 29 -Carta bioclimática de Belém (PA). Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

44

7 ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS

O condicionamento térmico natural tem como objetivo a adequação das edificações

com o meio a que estão submetidas, a fim de satisfazer da melhor maneira possível às

exigências térmicas das pessoas que nelas habitam.

Como já visto, são inúmeras formas de interação entre o edifício e o ambiente que

podem afetar diretamente ou indiretamente nas condições térmicas da habitação. Também já

foi visto que diversas são as estratégias a serem adotadas para solucionar as condições de

conforto e desempenho energético da edificação.

A seguir, serão relacionadas algumas alternativas que podem ser adotadas nas

edificações a fim de proporcionar a melhoria do conforto térmico dos habitantes. As diversas

soluções estão relacionadas com a região onde se localizam na carta bioclimática utilizada no

Brasil.

7.1 Ventilação Natural

A renovação do ar interior é uma medida necessária à manutenção das condições de

salubridade no interior dos edifícios. O desconforto térmico pode ser provocado pelo

excessivo ganho de calor solar, principalmente no verão, e pelo próprio calor gerado pelo

ambiente. A ventilação tem a função de remover o excesso de calor dentro de um ambiente.

A ventilação natural é o deslocamento do ar através do edifício, através de

aberturas, umas funcionando como entrada e outras, como saída. Assim, as aberturas

para ventilação deverão estar dimensionadas e posicionadas de modo a proporcionar

um fluxo de ar adequado ao recinto. O fluxo de ar que entra ou sai do edifício

depende da diferença de pressão do ar entre os ambientes internos e externos, da

resistência ao fluxo de ar oferecido pelas aberturas, pelas obstruções internas e de

uma série de implicações relativas à incidência do vento e forma do edifício

(FROTA E SCHIFFER, 2001, p. 12).

Para que ocorra adequadamente o processo de ventilação, pode-se explorar em uma

edificação:

A forma e a orientação (Figura 30): de modo a prevalecer a orientação na

direção do vento.

Projeção de espaços fluidos (Figura 31): permitem a circulação do ar entre os

cômodos.

Promover a ventilação vertical (Figura 32): principalmente a ventilação em

telhados, pois o ar quente tende a subir e se acumular nas partes mais elevadas,

45

consequentemente, aberturas localizadas nas partes mais elevadas

proporcionam a liberação deste ar, gerando conforto no ambiente.

Elementos que direcionam o fluxo de ar para o interior: pode-se atribuir ao

projeto, elementos como janelas e aberturas, que direcionam o fluxo de ar para

o interior, com o intuito de incrementar o volume e a velocidade do fluxo de ar

para o interior, além de proporcionar a iluminação natural, reduzindo o

consumo de energia.

Figura 30 - Forma e orientação do edifício. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

Figura 31 - Espaços fluidos. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004

46

Figura 32 - Ventilação vertical. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

7.2 Resfriamento Evaporativo

Esta estratégia se caracteriza pela retirada de calor do ar pela evaporação de água ou

pela evapotranspiração das plantas. Algumas estratégias podem ser utilizadas:

Construir áreas arborizadas e/ou gramadas próximas à edificação (Figura 33):

boa parte do calor é consumido para realização de fotossíntese, outra parte é

absorvido pelas plantas para realização da evapotranspiração, além da

realização de sombra por parte das plantas maiores. Uma solução é a utilização

de espécies de vegetais caducifólias que no verão, a vegetação de médio porte

promove o sombreamento da fachada e das esquadrias da edificação, fazendo

com que a massa de ar que se desloca para o interior tenha uma temperatura

mais amena. No inverno, a copa da vegetação terá outra configuração, estando

sem folhas e transparente para a passagem de radiação solar direta.

Molhagem do Telhado: com isso, a incidência do sol faz com que ocorra o

processo de evaporação da água, promovendo a perda de calor da telha e

reduzindo os ganhos térmicos para o interior.

Construção de paredes externas com vegetais (Figura 34): o processo de

evapotranspiração do vegetal e o sombreamento reduzem a temperatura da

parede. Com o uso de vegetais com folhas caducas proporcionam a queda das

folhas no inverno, tornando aproveitável o calor solar nesta época do ano.

47

Construção de jardins no telhado (telhado verde): com a incidência do sol, a

evapotranspiração do vegetal retira calor da cobertura, resfriando a superfície

do teto.

Construção de tanques de água sobre o telhado: assim como as plantas, a água

também resfria a superfície do teto, pelo processo de evaporação.

Figura 33 - Resfriamento evaporativo – áreas com vegetais. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

Figura 34 - Resfriamento evaporativo – paredes com vegetais – jardim e tanque de água sobre o telhado. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

48

7.3 Umidificação

O uso de fontes e espelhos de água próximos à edificação, assim como a presença de

vegetais umidificam o ar como mostra a Figura 35. Este processo é muito importante em

regiões onde a umidade relativa do ar é muito baixa (inferior a 20%), responsável por causar

desconforto em virtude da secura do ar.

Figura 35 - Umidificação – fonte e espelho de água. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

7.4 Massa Térmica

De acordo com a carta bioclimática, podemos utilizar a massa térmica tanto para

aquecer como para resfriar. Em situações onde a temperatura se situa entre 14°C e 20°C

utiliza-se a massa térmica para aquecimento, e quando situada acima de 29°C, utiliza-se a

massa térmica de resfriamento, como indica a carta.

Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2004) “a maneira mais simples para utilizar a

massa térmica para aquecimento de uma edificação é utilizando fechamentos opacos mais

espessos e diminuir a área de aberturas, orientando-as para o sol”.

A parede recebe o calor durante o dia, e por inércia térmica o mesmo fica retido, sendo

devolvido durante a noite quando as temperaturas são mais amenas.

Já em regiões quentes, a massa térmica pode reduzir as temperaturas internas dos

ambientes, desde que as aberturas sejam sombreadas e deve-se evitar a ventilação durante o

dia, promovendo este processo somente à noite, onde as temperaturas são mais baixas e o ar

da noite promove a retirada do calor acumulado durante o dia. A Figura 36 representa tanto a

massa térmica para resfriamento quanto para aquecimento.

49

Figura 36 - Massa térmica – resfriamento e aquecimento. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

7.5 Aquecimento Solar Passivo

Como visto anteriormente, em regiões com temperaturas entre 10,5°C e 14°C, o uso

de aquecimento solar passivo juntamente com um bom isolamento térmico para evitar perdas

de calor é processo mais indicado.

Esta estratégia se beneficia da radiação solar incidente sobre a edificação para

melhoria do conforto térmico do ambiente interno. Além do processo natural de acúmulo de

calor no interior, este método condiciona também a redução do consumo de energia no

ambiente pela redução da necessidade de aquecimento pelo método convencional.

O aquecimento solar passivo pode ser obtido através de duas formas:

Ganho direto: permite o acesso da radiação solar diretamente ao interior da

edificação através de aberturas (janelas e paredes transparentes). A Figura 37

representa o ganho solar direto.

50

Figura 37 - Ganho solar direto. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

Ganho indireto: neste processo, o ganho de calor se dá por alguma estrutura

que não permite a passagem direta do calor para o ambiente, como no caso dos

vidros. As técnicas mais usuais são o uso de paredes de acumulação de calor,

orientadas na direção de maior exposição ao sol, acumulando calor e

devolvendo ao ambiente por radiação de onda longa e por convecção e o uso

de jardins de inverno, que captam a radiação solar, distribuindo-a

indiretamente aos ambientes internos. A Figura 38 representa o ganho solar

indireto.

Figura 38 - Ganho solar indireto. Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira, 2004.

51

7.6 Ar Condicionado

Em algumas situações, de calor extremo, onde as estratégias naturais não são

suficientes para garantir o conforto dos usuários, o ar condicionado é a solução mais

adequada. Sendo assim, deve-se garantir a estanqueidade do local, a fim de garantir a

infiltração do ar exterior. Além disso, o isolamento térmico no interior é fundamental para a

redução do consumo energético pelo aparelho. A Figura 39 demonstra a utilização de ar

condicionado em uma edificação. Por diferenças de densidades, o ar quente tende a subir, na

qual será absorvido pelo próprio equipamento, enquanto o ar frio vindo dos ares

condicionados tende a descer, resfriando o ambiente.

Figura 39 - Ar condicionado. Fonte: Procel guias técnicos, 2015.

7.7 Aquecimento Artificial

Em regiões onde a temperatura exterior não ultrapassar 10,5°C, o aquecimento

artificial é aconselhável. Neste caso é importante ter bom isolamento térmico dos fechamentos

e paredes com baixa condutividade térmica. Em edificações com vários ambientes a serem

condicionados, sugere-se a adoção de sistemas de aquecimento central de distribuição

(LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004).

O condicionador de ar quente é semelhante ao aparelho de ar condicionado,

porém, o sistema de funcionamento é fazer com que o ar passe por um sistema de

aquecimento, geralmente provido de resistência térmica antes de ser devolvido ao ambiente.

52

8 ANÁLISE DE ALGUNS PROJETOS QUE SE

BENEFICIAM COM O USO DE ESTRATÉGIAS

BIOCLIMÁTICAS NO BRASIL E NO MUNDO

8.1 City Hall – Prefeitura de Londres

City Hall (Figura 40) é um edifício projetado para a prefeitura de Londres, onde se

destacam alguns elementos da arquitetura bioclimática como o controle passivo da iluminação

e ventilação natural, além da forma e implantação favorável ao clima. Sua inclinação para o

sul serve para otimização do sistema fotovoltaico, além de permitir a geração de sombra na

região de maior insolação. Em Londres, as temperaturas no verão não são tão intensas,

raramente chegando à temperatura de 30°C. Já no inverno, as temperaturas podem chegar a

níveis abaixo de 0°C. A forma oval e inclinada de City Hall, evita a luz direta que vem do sul

e absorve com a sua enorme fachada de vidro inclinado, a luz difusa procedente do norte.

8.1.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Ventilação Natural

Forma de modo a minimizar a exposição direta a radiação solar

Aquecimento Solar Passivo

Sombreamento provocado pela Inclinação

Figura 40 - Fachada City Hall - Londres. Fonte: Wikiarquitectura, 2015.

53

8.2 EDITT Tower – A Torre Ecológica de Cingapura

Este arranha céu de 26 andares, que ainda está em fase de projeto, foi elaborado

principalmente para manter a concepção dos espaços verdes, conta com a proporção de 1:2 da

área verde com a área de uso humano. A torre (Figura 41 e Figura 42) deve contar com 40%

da energia oriunda do sistema de painéis solares. O nível de conforto térmico dos ocupantes é

assegurado por uma mistura de opções, incluindo elementos arquitetônicos destinados ao

vento direto para ventilação e ventiladores de teto com nebulizador de água para minimizar a

refrigeração baseada em ar condicionado (PLATAFORMA BIM, 2013).

8.2.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Ventilação Natural

Resfriamento Evaporativo

Umidificação

Ar condicionado para resfriamento

Figura 41 - Projeto Fachada Editt Tower - Cingapura. Fonte: Plataforma BIM, 2013.

54

Figura 42 - Projeto Fachada Editt Tower - Cingapura. Fonte: Plataforma BIM, 2013.

8.3 Centro Comercial Hills at Vallco

Este centro comercial, já existente na cidade de Cupertino, na Califórnia, receberá a

iniciativa de implantação sobre sua estrutura o maior telhado verde do mundo (Figura 43). A

ideia é plantar o telhado verde em um espaço de doze (12) hectares, uma área equivalente a 13

campos de futebol. Além dos benefícios bioclimático e sustentável que o telhado verde

proporciona, como a melhoria da qualidade do ar, diminuição da temperatura, isolamento

acústico e diminuição do consumo de energia, o jardim suspenso deve proporcionar novos

momentos de lazer aos moradores da cidade. Isso porque a área será transformada em um

parque, com mais de seis quilômetros de trilhas e playground infantil (VIVAGREEN, 2015).

8.3.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Resfriamento Evaporativo

Umidificação

55

Figura 43 - Projeto do telhado verde do centro comercial Hills at Vallco - Califónia. Fonte: Vivagreen, 2015.

8.4 Copenhague e Toronto

A primeira cidade a adotar o telhado verde como medida pública foi Toronto, em

2010. Como resultado, a cidade tem 1,2 milhões de metros quadrados verdes e uma economia

de energia estimada em 1,5 milhões de kWh por ano. Recentemente, Copenhague (Figura 44)

também adotou a lei como medida obrigatória para edifícios com mais de quatro pavimentos.

A ideia é adotar uma medida simples, bonita e sustentável, que em larga escala melhora o

entorno e a qualidade de vida das pessoas.

56

Figura 44 - Telhado verde obrigatório em Toronto e Copenhague. Fonte: Vivagreen, 2015.

8.5 Casa Folha – Angra dos Reis (RJ)

O projeto que tem como destaque a cobertura em forma de folhas (Figura 45 e Figura

46), em que se buscou inspiração na arquitetura brasileira indígena, fruto de climas quentes e

úmidos. A cobertura em si, é responsável pela proteção solar de todos os cômodos da casa,

assim como os espaços livres que são os mais ocupados pelos habitantes.

Com um pé direito muito alto, permite que o vento dominante de sudeste venha

frontalmente do mar em direção e através da casa, provendo a todas as áreas da casa, abertas

ou fechadas ventilação e resfriamento passivo.

Além da ventilação natural como estratégia bioclimática, a estrutura se localiza

próxima ao mar, o que disponibiliza uma grande capacidade de umidificação do local, devido

às brisas oriundas do mar. Para tanto, o projeto ainda mantém as áreas verdes no entorno da

edificação, promovendo além do resfriamento passivo por parte da vegetação, com o processo

de evapotranspiração, o sombreamento do local pela vegetação de maior porte

(SUSTENTARQUI, 2014).

8.5.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Resfriamento Evaporativo

Umidificação

Ventilação Natural

Sombreamento

57

Figura 45 - Vista Superior - Casa Folha – Angra dos Reis. Fonte: Sustentarqui, 2014.

Figura 46 - Casa Folha – Angra dos Reis. Fonte: Sustentarqui, 2014.

58

8.6 Ipel – Fábrica de Pincéis e Embalagens

A Ipel (Figura 47 e Figura 48) é uma fábrica de pincéis e embalagens localizada no

condomínio comercial da cidade de Cajamar (SP). O respeito ao meio ambiente foi um

aspecto fundamental no projeto desta obra. Um dos recursos utilizados nessa obra é a

exploração da iluminação natural evitando a exposição luminosa excessiva. Com isso, optou-

se pela iluminação indireta alcançada com o emprego de largos beirais, que orientam a

claridade para uma incidência indireta. O projeto prevê uma rua interna que se inicia na

entrada e corta a construção até as áreas de almoxarifado, permitindo a entrega de materiais

sem interferir nas demais atividades da indústria. Esta via forma um canal de ventilação

natural para as áreas internas do edifício. No entorno da obra, nota-se uma grande área verde,

responsável pelo resfriamento evaporativo da edificação, além de ser responsável pelo

sombreamento de algumas laterais da edificação.

8.6.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Ventilação Natural

Resfriamento Evaporativo

Uso de Cores Claras

Uso de Proteção Solar e Sombreamento

Figura 47 - Fachada fábrica Ipel. Fonte: Metálica Construção Civil, 2015.

59

Figura 48 - Interior fábrica Ipel. Fonte: Metálica Construção Civil, 2015.

8.7 Edifício Ventura Corporate Towers

Localizado no Rio de Janeiro, o arranha céu é composto por duas torres gêmeas

(Figura 49 e Figura 50), correspondendo o primeiro empreendimento em certificado na

categoria ouro no Rio de Janeiro, seguindo o sistema LEED de certificação.

Desde o processo de construção, houve um planejamento correto para evitar grandes

impactos ambientais, desde os materiais utilizados, a reutilização dos mesmos, coleta

equilibrada de entulhos, entre outras medidas ambientais.

O edifício possui uma fachada envidraçada de vidros laminados, refletivos verdes,

com espessura de 10 mm, de baixa transmissão térmica de calor, a fim de garantir a

iluminação natural e reduzir o consumo de ar condicionado. No edifício garagem foi

construído um telhado verde a fim de minimizar as ilhas de calor e os índices de refletância

solar.

No telhado do edifício, existe um heliponto, onde pinturas especiais foram utilizadas

a fim de refletir a radiação solar incidente sobre a área, impedindo a penetração do calor para

o interior.

8.7.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Resfriamento Evaporativo

Ventilação Natural

Uso de cores claras para refletir o calor

Uso de vidros especiais para diminuir a incidência de radiação

Ar condicionado para resfriamento

Umidificação

60

Figura 49 – Fachada Edifício Ventura Corporate Towers. Fonte: Arco Projetos Design, 2009.

Figura 50 – Térreo Edifício Ventura Corporate Towers. Fonte: Arco Projetos Design, 2009.

8.8 Casa de Pedra – Serra Gaúcha

Em locais onde existe uma grande oscilação climática, com temperaturas baixas no

inverno e altas no verão, pode-se utilizar da técnica de massa térmica, tanto para aquecimento

no inverno quanto para resfriamento no verão. Na serra gaúcha esta técnica era muito

utilizada pelos imigrantes, onde suas construções possuíam grandes espessuras de paredes e

61

aberturas bem localizadas, de modo a garantir um melhor conforto térmico para os habitantes.

Hoje em dia, este conceito utilizado conjuntamente com outras técnicas como isolamento

térmico e aquecimento solar passivo possibilita uma melhor adaptação às técnicas

antigamente usadas.

Nos dias frios de inverno, a radiação solar pode ser absorvida pelas aberturas das

residências aquecendo o interior, além do calor transmitido pela parede que recebe a

insolação. O calor que fica retido nas paredes da edificação pode ser devolvido ao interior nos

horários mais frios, geralmente à noite. Já nos dias quentes de verão, o calor armazenado na

estrutura térmica da edificação durante o dia é devolvido ao ambiente somente à noite, quando

as temperaturas externas diminuem, diminuindo a amplitude da temperatura interior em

relação ao exterior. De forma complementar, a estrutura térmica resfriada durante a noite

mantém-se fria durante a maior parte do dia, reduzindo as temperaturas interiores

(LAMBERTS, DUTRA E PEREIRA, 2004). A casa de pedra na serra gaúcha, representada

pela Figura 51, mostra a arquitetura robusta das residências dos imigrantes italianos.

Figura 51 - Casa de Pedra – Massa Térmica. Fonte: SKYSCRAPERCITY, 2006.

62

8.9 Príncipe de Greenfield

O Príncipe de Greenfield (Figura 52 e Figura 53) é um edifício localizado em

Mont'Serra, bairro de Porto Alegre (RS). Construído em 2007, foi o primeiro empreendimento

de conceito Green Building residencial do país, onde os fundamentos estabelecidos pela

entidade americana que atesta a excelência na construção sustentável estão presentes neste

empreendimento desde o projeto até a conclusão e utilização das unidades.

Segundo a revista Exame (2011) “o empreendimento possui aquecimento d´água por

painéis solares, telhado ecológico, coletores de água da chuva, iluminação eficiente,

paisagismo com árvores nativas, coleta seletiva e uma séria de outras características que o

tornam digno do título de verde”.

8.9.1 Estratégias Bioclimáticas Utilizadas

Resfriamento Evaporativo

Ventilação Natural

Umidificação

Sombreamento

Painéis solares e caldeira central para aquecimento d’água

Ar-condicionado tipo Inverter com gás ecológico de alto rendimento

63

Figura 52 – Fachada Príncipe de Greenfield. Fonte: Habitar Porto Alegre, 2012.

Figura 53 - Hall de entrada Príncipe de Greenfield. Fonte: Habitar Porto Alegre, 2012.

64

8.10 Casa Popular Eficiente

Desenvolvida pelo Grupo de Estudos e Pesquisas em Tecnologias Sustentáveis

(GEPETECS), na qual conta com professores e acadêmicos de diversos cursos de engenharia

do Centro de Tecnologia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), em parceria com

a Universidade Luterana do Brasil (ULBRA), a moradia popular foi construída nas

dependências da UFSM, a partir de materiais e tecnologias sustentáveis existentes no

mercado da construção civil.

O protótipo da Casa Popular Eficiente (Figura 54 e Figura 55) apresenta diversos

materiais sustentáveis como: tijolos de solo cimento, telhas tetra-pak, painéis OSB,

impermeabilizantes e tintas ecológicas, etc.; além disso, são apresentadas diversas soluções

sustentáveis, tais como: o aproveitamento do vento, da vegetação, do sol, das águas da chuva

e das águas cinzas e também o aquecimento solar da água para o banho; visando a utilização

dos recursos ambientais disponíveis (sol, vento, solo, vegetação e águas da chuva) como

contribuições para uma moradia de baixo custo e sustentável (GEPETECS, 2015).

Dentro do programa de estudo está a avaliação de desempenho de modo geral da

edificação ao longo do tempo, através de análises e ensaios de laboratórios, que comprovarão

a eficiência do protótipo. Com isso, as tecnologias construtivas analisadas poderão ser

disponibilizadas para a comunidade de Santa Maria e região.

Assim, a construção do protótipo contribuirá para o conhecimento das tecnologias

que poderão satisfazer a eficiência de uma economia de baixa renda, através da construção de

uma habitação que além de inserir uma arquitetura simples, se utiliza de materiais e

tecnologias sustentáveis na quais poderiam ser introduzidas em diversas habitações, visto que

é um sistema de baixo custo, porém muito eficiente frente às condições de condicionamento

térmico e eficiência energética.

65

Figura 54 – Casa Popular Eficiente – GEPETECS. Fonte: Pessoal, 2015.

Figura 55 – Casa Eficiente – GEPETECS. Fonte: Pessoal, 2015

66

9 ANÁLISE GERAL DOS PROJETOS

É possível a elaboração de um projeto, tendo conhecimento das características do

clima da região que proporcione a exploração das variáveis climáticas para benefício do

conjunto da obra.

Conhecendo a maneira como a radiação solar incide sobre a edificação, em climas

quentes, por exemplo, é possível planejar estratégias que bloqueiem a incidência direta da

radiação e permitindo apenas a radiação indireta, favorecendo a luminosidade do ambiente.

Nota-se a importância da ventilação natural nas construções brasileiras, visto que o

país possui clima tropical e subtropical (região sul), com grande incidência de radiação solar.

Estratégias bioclimáticas como uso planejado de aberturas que permitem a ventilação natural

do ambiente em conjunto com protetores solares como brises, cortinas blackout ou até mesmo

marquises auxiliam na idealização de uma estrutura capaz de produzir um conforto térmico

aos usuários.

Em regiões de clima mais frio, como a serra gaúcha, fica evidente o papel da radiação

solar nos dias de frio extremo do ano, sendo possível a adaptação de uma estrutura com massa

térmica e utilização de fechamentos translúcidos para aquecimento do ambiente interno. Já no

verão, pode ser utilizado estratégias que dificultam a passagem da radiação solar como, por

exemplo, cortinas blackout ou venezianas nos fechamentos já que a massa térmica serve tanto

para o calor como para o frio.

Fica claro entre os projetos mencionados, a importância do conjunto de estratégias

bioclimáticas e a escolha adequada das mesmas. Um sistema de ventilação natural, por

exemplo, em conjunto com um processo de resfriamento evaporativo como o uso de vegetais

na estrutura (paredes com vegetais, telhados verdes) dependendo das condições do clima,

torna a edificação térmica o suficiente para a habitação, sem a necessidade de medidas

artificiais para o resfriamento do ambiente.

Já em outros países como a Inglaterra, Canadá, Estados Unidos, Rússia e outros, é

necessário o uso de estratégias bioclimáticas que favorecem o aquecimento das edificações, já

que o clima frio no inverno é bem rigoroso. Estratégias como fachadas com fechamentos

translúcidos (vidros) que permitem a passagem de radiação solar favorecem o aquecimento

solar passivo. Em dias de frio extremo, esta estratégia, associada às outras, como o

aquecimento artificial podem garantir o aquecimento do ambiente.

67

As estratégias bioclimáticas, além de proporcionar o conforto térmico e a qualidade de

vida dos usuários, favorece a economia energética da edificação, que num determinado tempo

de vida útil da estrutura e do uso dos recursos, o custo benefício destas medidas é

compensado, além de tornar a edificação mais sustentável.

68

10 CONCLUSÃO

Nos dias de hoje, após a compreensão por parte da sociedade de que vivemos num

mundo onde a capacidade energética é esgotável, há cada vez mais a preocupação em utilizar

soluções passivas e técnicas construtivas que proporcionem uma redução no consumo de

energia das habitações. Diversas são as estratégias que podem ser utilizadas nos projetos

arquitetônicos para benefício do conforto térmico e da eficiência energética de uma

edificação.

As variáveis climáticas e arquitetônicas são indispensáveis em um projeto sustentável,

visto que se podem explorar algumas destas variáveis, como a forma, a orientação, a

ventilação e outras para tornar um projeto eficiente e sustentável.

Após o conhecimento das influências do clima da região é possível atribuir os dados

(umidade relativa do ar e temperatura) à carta bioclimática e perceber quais as melhores

estratégias bioclimáticas que podem ser introduzidas no projeto. Através da carta, percebem-

se diversas estratégias bioclimáticas para resfriamento e aquecimento. Quanto ao

resfriamento, dependendo da temperatura e umidade da região, é viável o uso de ventilação

natural, resfriamento evaporativo, umidificação, massa térmica e ar condicionado. Já para o

aquecimento é viável o uso de aquecimento solar passivo, massa térmica e aquecimento

artificial. Além disso, quando usadas concomitantemente mais de uma estratégia se obtém um

maior rendimento dos resultados, proporcionando uma melhoria no conforto térmico e uma

redução substancial no consumo de energia da residência, diminuindo os custos habitacionais

e aumentando a qualidade de vida do usuário. Dessa forma, existem regiões em que há maior

necessidade de utilização de estratégias bioclimáticas favoráveis ao aquecimento e outras ao

resfriamento dos ambientes, bastando tomar conhecimento das condições climáticas da região

e adotar a melhor alternativa que beneficie o conforto térmico da habitação.

Em algumas situações, estratégias simples como o uso de cortinas nas aberturas,

brises, persianas, venezianas, toldos, marquises e até mesmo o uso de vegetais podem ser o

suficiente para estabelecer ao interior da edificação uma harmonia térmica, onde o usuário

pode beneficiar sua saúde através de técnicas simples, porém muitas vezes eficaz.

Por fim, é necessário que os órgãos governamentais tenham uma visão ampla da

importância do conceito de sustentabilidade. É de sua responsabilidade estabelecer parâmetros

que introduzam os empreendimentos dentro do conceito de sustentabilidade. Através dessa

medida, cria-se uma concepção moderna de empreendimento sustentável, em que a redução

69

do impacto ambiental provocado pela construção e a eficiência energética no uso são

ferramentas preponderantes e relevantes nos projetos de engenharia e construção civil.

70

11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARCO PROJETOS DESIGN. Projetos Design – Ventura Corporate. 2009. Disponível em: < http://arcoweb.com.br/projetodesign/arquitetura/ventura-corporate-tower-leed-aflalo-gasperini-kohn-pedersen-fox-29-10-2009>. Acesso em 28 out 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 15220. Desempenho Térmico de Edificações. Rio de Janeiro. 2003. p. 66.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT) NBR 15575. Desempenho de Edificações Habitacionais. Rio de Janeiro. 2013. p. 283.

ATITUDES SUSTENTAVEIS. O Conceito de Sustentabilidade em Empreendimentos da Construção Civil. Disponível em: <http:// http://www.atitudessustentaveis.com.br/artigos/conceito-sustentabilidade-empreendimentos-construcao-civil/>. Acesso em: 30 set 2015.

BUILDINGS ESPAÇOS CORPORATIVOS ONLINE. Leadership in Energy and Environmental Design. Disponível em: <http:// http://www.gbcbrasil.org.br/>. Acesso em: 30 SET 2015.

ARCHTENDENCIAS ARQUITETURA. Projetos. Disponível em: <http://archtendencias.com.br/>. Acesso em: 02 out 2015.

CAIXA ECONÔMICA FEDERAL. Selo Azul da Caixa – Boas práticas para habitação mais sustentável. Disponível em: <http://www.caixa.gov.br/Downloads/selo_azul/Selo_Casa_Azul.pdf>. Acesso em 30 set 2015.

COSTA, E.C. Arquitetura Ecológica – Condicionamento térmico natural. Editora Edgar Blucher LTDA. São Paulo, 1982. 265 p.

DRYVIT. Conforto Térmico. 2007. Disponível em: http://www.dryvit.pt/confortotermico.htm>. Acesso em 05 out 2015.

FROTA, A.B.; SCHIFFER, S.R. Manual de Conforto Térmico. 5. ed. São Paulo: Studio Nobel, 2001. 244 p.

GEPETECS. Casa Popular Sustentável. Disponível em: <

http://coral.ufsm.br/gepetecs/>. Acesso em 02 dez 2015.

GOOGLE IMAGENS. Casas de Campo. Disponível em: <

https://www.bluffton.edu/~sullivanm/newyork/buffalo/martinhouse/south.html>. Acesso em: 01 out 2015.

GOOGLE IMAGENS. Chalé de Montanha. Disponível em: <

https://www.google.com.br/search?q=casa+na+montanha+eua&espv=2&biw=1280&bih=613&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAYQ_AUoAWoVChMIiMS884WiyAI

71

VgpQeCh3tYgW1#tbm=isch&q=chale+com+neve+nas+montanhas&imgrc=a7Yn-fbmbKHXCM%3A>. Acesso em: 01 out 2015.

GOOGLE IMAGENS. Cortina Blackout. Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=cortinas+blackout&espv=2&biw=1280&bih=613&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0CAYQ_AUoAWoVChMItdK1kPukyAIVy6MeCh3EGwXr#imgrc=yRZnIY3-DUcvjM%3A>. Acesso em: 02 out 2015.

HABITAR PORTO ALEGRE. Príncipe de Greenfield. 2012. Disponível em: <

http://habitarportoalegre.blogspot.com.br/>. Acesso em: 28 out 2015.

INMETRO. Etiqueta de Eficiência Energética. Disponível em: http://www2.inmetro.gov.br/pbe/a_etiqueta.php>. Acesso em: 30 SET 2015.

LABORATÓRIO DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES (LabEEE). Desempenho Térmico de Edificações. 2011. Disponível em: <

http://www.labeee.ufsc.br/ > Acesso em: 01 out 2015.

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DE PROCESSOR DE CONVERSÃO E TECNOLOGIA DE ENERGIA (LEPTEN). Labsolar Infraestrutura. Disponível em: <

http://www.lepten.ufsc.br/home/solar.html>. Acesso em: 01 out 2015.

LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência Energética na Arquitetura, 2. ed. Revisada, São Paulo, 2004. 192 p.

LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência Energética na Arquitetura, 3. ed., São Paulo, 2014. 382 p.

MARAGNO, G. V. Adequação bioclimática da arquitetura de Mato Grosso do Sul. Ensaios e Ciências, Campo Grande, v. 6, n. 003, p. 13-37. 2002.

METÁLICA CONSTRUÇÃO CIVIL. Ipel Fábrica de Pincéis e Embalagens. Disponível em: < http://wwwo.metalica.com.br/ipel-fabrica-de-pinceis-e-embalagens> Acesso em: 24 out 2015.

PLATAFORMA BIM. Editt Tower – A Torre Ecológica de Cingapura. 2013. Disponível em: <http://www.plataformabim.com.br/2013/11/editt-tower-torre-ecologica-de-cingapura.html>. Acesso em: 26 out 2015.

PROCEL. Guias Técnicos de Eficiência Energética em Edificações. Disponível em: <http://www.webarcondicionado.com.br/procel-guias-tecnicos-de-eficiencia energetica-em-edificacoes> Acesso em: 23 out 2015.

PROCEL INFO. Selo Procel Edificações. Disponível em: <http://www.procelinfo.com.br/main.asp?View={8E03DCDE-FAE6-470C-90CB-922E4DD0542C}#>. Acesso em: 30 set 2015.

PTWIKIARQUITECTURA. City Hall de Londres. 2011. Disponível em: <

http://pt.wikiarquitectura.com/index.php/City_Hall_de_Londres>. Acesso em: 24 out 2015.

72

REVISTA EXAME. Exame.com – Mundo. Disponível em: <http://exame.abril.com.br/revista-exame/>. Acesso em: 28 out 2015.

SKYSCRAPERCITY. Serra Gaúcha – Casa de Pedra. 2006. Disponível em: < http://www.skyscrapercity.com/>. Acesso em: 26 out 2015.

SUSTENTARQUI. Casa Folha. 2014. Disponível em: < http://sustentarqui.com.br/>. Acesso em: 26 out 2015.

VIVAGREEN. GreenArq – Centro Comercial Hills at Vallco. Disponível em: < http://vivagreen.com.br/shopping-da-california-vai-abrigar-gigantesco-terraco-verde/#more-5084>. Acesso em: 26 out 2015.

VIVAGREEN. GreenArq – Telhado Verde é Obrigatório em Toronto e Copenhague. Disponível em: < http://vivagreen.com.br/telhado-verde-e-obrigatorio-em-copenhague-e-toronto/>. Acesso em: 26 out 2015.