AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TERMO-LUMÍNICO DE UMA EDIFICAÇÃO COM BRISES SOLEILS: ESTUDO DE CASO

Transcrição

1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TERMO-LUMÍNICO DE UMA EDIFICAÇÃO COM BRISES SOLEILS: ESTUDO DE CASO ALINE CRISTINA JARA DA SILVA Orientador: Profº Drº JOSÉ ANTÔNIO LAMBERT Co-orientadora: Profª Drª MARTA C. J. A. NOGUEIRA Cuiabá, MT Fevereiro 2011

2 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TERMO-LUMÍNICO DE UMA EDIFICAÇÃO COM BRISES SOLEILS: ESTUDO DE CASO ALINE CRISTINA JARA DA SILVA Dissertação apresentada junto ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso, como requisito para obtenção do título de Mestre. Orientador: Profº Drº JOSÉ ANTÔNIO LAMBERT Co-orientadora: Profª Drª MARTA C. J. A. NOGUEIRA Cuiabá, MT Fevereiro 2011

3 Dados Internacionais de Catalogação na Fonte. S586a Silva, Aline Cristina Jara da. Avaliação do desempenho termo-lumínico de uma edificação com brises soleils : estudo de caso / Aline Cristina Jara da Silva xix, 161 f. : il. (algumas color.) ; 30 cm. Orientador: José Antônio Lambert. Co-orientadora: Marta C.J.A. Nogueira. Dissertação (mestrado) Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Programa de Pós- Graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental, Inclui bibliografia. 1. Conforto térmico. 2. Conforto ambiental. 3. Desempenho termolumínico. 4. Edificações - Proteção solar. 5. Eficiência ambiental. I. Título. CDU 727.3:621.3:697 (817.2) Ficha catalográfica elaborada pelo Bibliotecário Carlos Henrique T. de Freitas. CRB-1: Permitida a reprodução parcial ou total desde que citada a fonte.

4

5 DEDICATÓRIA Este trabalho é dedicado a Deus, por me conceder força e perseverança para enfrentar o desafio de conciliar o mestrado e a maternidade...

6 AGRADECIMENTOS Ao Prof.º Dr.º José Antônio Lambert, pela orientação, incentivo e pelo grande empenho e dedicação para realização deste curso de mestrado. A Prof.ª Dr.ª Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira, pela orientação, apoio e confiança. Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), pelos ensinamentos repassados. Ao Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, por ter disponibilizado os equipamentos para a coleta de dados. Ao meu marido Clézio André, pelo apoio, cumplicidade e incentivo na realização dos meus sonhos. Ao meu amado filho Davi, por ser um bebê comportado e tranqüilo, facilitando a realização deste trabalho. A minha família, mãe, pai, irmãos, sogros e cunhados, por acreditarem em meu potencial e pela ajuda fornecida na realização da coleta de dados. A minha cunhada Jany Kelly, pela ajuda fornecida durante a coleta de dados. Aos colegas do mestrado, pela amizade e convívio. As minhas amigas Raquel e Márcia pela amizade e auxílio nos momentos de dúvidas. A Faculdade de Enfermagem (FAEN), pela disponibilidade na realização da pesquisa, e aos professores e alunos pela compreensão. A todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para a realização deste trabalho.

7 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...x LISTA DE TABELAS...xv LISTA DE QUADROS...xvi LISTA DE EQUAÇÕES...xvii RESUMO...xviii ABSTRACT...xix 1. INTRODUÇÃO PROBLEMÁTICA JUSTIFICATIVA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA CONFORTO TÉRMICO Trocas térmicas entre corpo e ambiente Mecanismo termo-regulador Variáveis do conforto térmico Metabolismo Vestimenta Temperatura do ar Velocidade do ar Umidade relativa do ar Temperatura radiante média Normalização em conforto térmico ISO 7730/94 - Ambientes térmicos moderados - Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto térmico ISO/DIS 7726/96 - Ambientes Térmicos - Instrumentos e Métodos para medições das quantidades físicas ASHRAE Standard : Ambientes Térmicos - Condições para ocupação humana ASHRAE Fundamentals Handbook - cap. 8 Thermal Comfort ISO 8996/90 - Ergonomia - Determinação da produção de calor metabólico...15

8 ISO 9920/95 - Ergonomia de ambientes térmicos - Estimativa de isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupas BIOCLIMATOLOGIA Cartas bioclimáticas Zoneamento bioclimático brasileiro Estratégias bioclimáticas para Cuiabá BRISES SOLEILS Definição e origem dos brises soleils Tipos de brises soleils O brise soleil e a eficiência ambiental CONFORTO LUMÍNICO Grandezas fotométricas Fluxo Luminoso Eficiência Luminosa Eficiência Energética Luminância Contrastes NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA Iluminância (Nível de Iluminamento) Determinação e Incremento dos Níveis de Iluminância Incremento do Nível da Iluminância Níveis mínimos de iluminância O CONFORTO AMBIENTAL NO AMBIENTE DE ENSINO ÁREA DE ESTUDO CUIABÁ CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO UFMT FACULDADE DE ENFERMAGEM FAEN Caracterização da sala de aula Caracterização da sala de reunião Caracterização da área de convivência MATERIAIS E MÉTODOS ESCOLHA DO LOCAL DE PESQUISA...57

9 4.2. CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA INTERNO E EXTERNO E ANÁLISE DO DESEMPENHO TERMO-LUMÍNICO Procedimentos para coleta de dados Equipamentos utilizados na coleta de dados Termômetro de Globo Digital Abrigo Termométrico com Psicrômetro Termo-higro-anemômetro Digital Termo-higrômetro com Data logger HT Abrigo para Data logger Luxímetro Digital Pontos de coleta de dados Tratamento dos dados Caracterização do microclima externo e interno do período de estudo Análise estatística os dados de temperatura do ar Avaliação dos brises soleils Avaliação do desempenho térmico Avaliação do desempenho lumínico APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA EXTERNO E INTERNO DO PERÍODO EM ESTUDO Dados de temperatura e umidade relativa do ar Sala de aula Sala de reunião Área de convivência Análise estatística dos dados de temperatura do ar Verão Outono Inverno Sala de aula Sala de reunião Área de convivência Área externa Avaliação dos brises soleils Sala de aula...107

10 Sala de reunião Dados de ventilação Sala de aula Sala de reunião Área de convivência AVALIAÇÃO DO CONFORTO TÉRMICO Horas em conforto e desconforto Sala de aula Sala de reunião Área de convivência AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO LUMÍNICO Sala de aula Sala de reunião Área de Convivência Verificação da iluminância de interiores CONSIDERAÇÕES FINAIS SUGESTÕES DE MELHORIAS CONSTRUTIVAS PARA A EDIFICAÇÃO SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS BIBLIOGRAFIAS BIBLIOGRAFIAS CITADAS BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS...158

11 x LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 Trocas térmicas entre corpo e ambiente...08 FIGURA 2 Zoneamento bioclimático brasileiro definido pela Norma de Desempenho Térmico de Edificações (ABNT 2005)...20 FIGURA 3 Edifício do Ministério da Educação e Saúde, Rio de Janeiro...24 FIGURA 4 Tipos de brises soleils encontrados no campus da UFMT...27 FIGURA 5 Luminância...34 FIGURA 6 Luminância de uma superfície...35 FIGURA 7 Luminância...35 FIGURA 8 Iluminância...37 FIGURA 9 Variações da iluminância em função do ângulo de incidência...37 FIGURA 10 Corte esquemático do mapa físico de Mato Grosso...45 FIGURA 11 Mapa urbano de Cuiabá e direção do vento dominante...46 FIGURA 12 Campus da Universidade Federal de Mato Grosso...47 FIGURA 13 Localização da FAEN no campus da UFMT...48 FIGURA 14 Setorização da edificação em estudo...49 FIGURA 15 Entorno da edificação...51 FIGURA 16 Layout da sala de aula...52 FIGURA 17 Vista externa da sala de aula...53 FIGURA 18 Vista interna da sala de aula...53 FIGURA 19 Layout da sala de reunião...54 FIGURA 20 Vista externa da sala de reunião...54 FIGURA 21 Vista interna da sala de reunião...54 FIGURA 22 Layout da área de convivência...55 FIGURA 23 Vista externa da área de convivência...56 FIGURA 24 Vista interna da área de convivência...55 FIGURA 25 Faculdade de Computação...57 FIGURA 26 Instituto de Ciências Humanas e Sociais...57 FIGURA 27 Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-50, da marca Instrutherm...60 FIGURA 28 Receptor digital do termômetro de globo, tipo PT: FIGURA 29 Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-100, da marca Instrutherm...60

12 xi FIGURA 30 Abrigo termométrico com psicrômetro...61 FIGURA 31 Psicrômetro...61 FIGURA 32 Termo-higro-anemômetro digital...62 FIGURA 33 Termo-higrômetro com data logger da marca ICEL...62 FIGURA 34 Abrigo para termo-higrõmetro com data logger...63 FIGURA 35 Luxímetro Digital Portátil...63 FIGURA 36 Localização dos ambientes analisados...64 FIGURA 37 Pontos de medição na sala de aula...65 FIGURA 38 Pontos de medição na sala de reunião...66 FIGURA 39 Pontos de medição na área de convivência...66 FIGURA 40 Brises soleils da sala de aula...69 FIGURA 41 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β FIGURA 42 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β FIGURA 43 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β FIGURA 44 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β FIGURA 45 Brises soleils da sala de reunião...72 FIGURA 46 Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos...73 FIGURA 47 Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos...73 FIGURA 48 Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de aula no período noturno...76 FIGURA 49 Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de reunião no período noturno...77 FIGURA 50 Pontos de coleta de dados de iluminância na área de convivência no período noturno...78 FIGURA 51 Sombra na fachada nordeste da sala de aula causada pela arborização...81 FIGURA 52 Interior da sala de aula iluminada naturalmente no período matutino...81 FIGURA 53 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do verão...82 FIGURA 54 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do outono...84 FIGURA 55 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na

13 xii sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno...86 FIGURA 56 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do verão...89 FIGURA 57 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do outono...91 FIGURA 58 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno...92 FIGURA 59 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do verão...95 FIGURA 60 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do outono...96 FIGURA 61 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno...98 FIGURA 62 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 1 (J1) FIGURA 63 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 2 (J2) FIGURA 64 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 3 (J3) FIGURA 65 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 4 (J4) FIGURA 66 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils nas janelas J1 e J FIGURA 67 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils nas janelas J2 e J FIGURA 68 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala de aula, correspondente à estação do Verão FIGURA 69 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na

14 xiii sala de aula, correspondente à estação do Outono FIGURA 70 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala de aula, correspondente à estação do Inverno FIGURA 71 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala de reunião, correspondente à estação do Verão FIGURA 72 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala de reunião, correspondente à estação do Outono FIGURA 73 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala de reunião, correspondente à estação do Inverno FIGURA 74 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na área de convivência, correspondente à estação do Verão FIGURA 75 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na área de convivência, correspondente à estação do Outono FIGURA 76 Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na área de convivência, correspondente à estação do Outono FIGURA 77 Carta bioclimática referente aos três períodos de medição da sala de aula FIGURA 78 Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do verão FIGURA 79 Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do outono FIGURA 80 Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do inverno FIGURA 81 Carta bioclimática referente aos três períodos de medição da sala de reunião FIGURA 82 Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do verão FIGURA 83 Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do verão FIGURA 84 Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do inverno FIGURA 85 Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do inverno FIGURA 86 Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do verão...132

15 xiv FIGURA 87 Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do outono FIGURA 88 Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do inverno FIGURA 89 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de aula, correspondente à estação do Verão FIGURA 90 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de aula, correspondente à estação do outono FIGURA 91 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de aula, correspondente à estação do inverno FIGURA 92 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de reunião, correspondente à estação do verão FIGURA 93 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de reunião, correspondente à estação do outono FIGURA 94 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de reunião, correspondente à estação do inverno FIGURA 95 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área de convivência, correspondente à estação do verão FIGURA 96 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área de convivência, correspondente à estação do outono FIGURA 97 Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área de convivência, correspondente à estação do inverno...145

16 LISTA DE TABELAS xv TABELA 1 Características construtivas da Faculdade de Enfermagem...50 TABELA 2 Média e desvio padrão estacional das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula...80 TABELA 3 Média e desvio padrão estacional das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião...87 TABELA 4 Média e desvio padrão estacional das temperaturas e umidade relativa do ar área de convivência...93 TABELA 5 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes aos três períodos de coleta de dados da sala de aula TABELA 6 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do verão da sala de aula TABELA 7 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do outono da sala de aula TABELA 8 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do inverno da sala de aula TABELA 9 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes às três estações do ano para a sala de reunião TABELA 10 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do verão da sala de reunião TABELA 11 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do outono da sala de reunião TABELA 12 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do inverno da sala de reunião TABELA 13 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes aos três períodos de coleta de dados da área de convivência TABELA 14 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do verão da sala de aula TABELA 15 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do outono da área de convivência TABELA 16 Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do inverno da sala de aula...135

17 LISTA DE QUADROS xvi QUADRO 1 Período de coletas de dados...59 QUADRO 2 Simbologias dos equipamentos utilizados...64 QUADRO 3 Análise da variância de temperatura do ar no verão QUADRO 4 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no verão.101 QUADRO 5 Análise da variância de temperatura do ar no outono QUADRO 6 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no outono QUADRO 7 Análise da variância de temperatura do ar no inverno QUADRO 8 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no inverno QUADRO 9 Análise de variância de temperatura do ar na sala de aula QUADRO 10 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de aula QUADRO 11 Análise de variância de temperatura do ar na sala de reunião.104 QUADRO 12 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de reunião QUADRO 13 Análise de variância de temperatura do ar na área de convivência QUADRO 14 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área de convivência QUADRO 15 Análise de variância de temperatura do ar na área externa QUADRO 16 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área externa...107

18 LISTA DE EQUAÇÕES xvii EQUAÇÃO 1 Temperatura radiante média de convecção natural...13 EQUAÇÃO 2 Temperatura radiante média de convecção forçada...13 EQUAÇÃO 3 Iluminância Média...76

19 RESUMO xviii SILVA, A. C. J. Avaliação do desempenho termo-lumínico de uma edificação com brises soleils: Estudo de caso. Cuiabá MT, f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Ambiental) Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Universidade Federal de Mato Grosso. A cada dia torna-se evidente a real necessidade em relacionar a arquitetura às questões energéticas e ambientais, de forma a otimizar a concepção de ambientes confortáveis sem pressionar os recursos naturais nem onerar custos com energia elétrica. Devido ao clima quente de Cuiabá faz-se necessário o uso de equipamentos de climatização para amenizar a sensação de desconforto, aumentando o consumo de energia. Com o intuito de contribuir para conforto ambiental e conservação de energia elétrica cresce a busca por alternativas construtivas, como o emprego de materiais de melhor desempenho e o uso de brises soleils para minimizar os ganhos térmicos e o ofuscamento dentro dos ambientes. Além disso, é necessário utilizar estratégias adequadas e fundamentadas nos princípios da arquitetura bioclimática. Este trabalho tem como objetivo geral avaliar o desempenho termo-lumínico de uma edificação de ensino superior que possui brises soleils como dispositivo de proteção solar, situada na Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT. Para isso, foi realizado estudo de caso em três ambientes da Faculdade de Enfermagem - FAEN: sala de aula, sala de reunião e área de convivência. Os ambientes analisados foram monitorados por 15 dias consecutivos durante as estações do verão, outono e inverno no ano de As medições se iniciavam às 7h e 30min e finalizavam às 17h e 30min de cada dia. Foram coletados, simultaneamente, dados de temperaturas, umidade relativa, velocidade do ar e iluminância, interna e externamente. Foram caracterizados os microclimas externo e interno, analisou-se estatisticamente os dados de temperatura do ar, avaliou-se os brises soleils existentes e paralelamente avaliou-se o desempenho térmico dos ambientes por meio da Carta Bioclimática de Givoni, sendo identificadas as horas em desconforto, bem como as estratégias bioclimáticas adequadas para alcançar a condição de conforto. O desempenho lumínico foi analisado por meio da verificação da iluminância média nos ambientes iluminados naturalmente e artificialmente. Observa-se que há necessidade de adequação da arquitetura da edificação às condições climáticas locais, principalmente na área de convivência, que apresentou 2/3 de horas em desconforto, enquanto a sala de reunião apresentou 2/3 das horas em conforto e a sala de aula metade das horas em condição de conforto. Verificou-se que os brises soleils da sala de aula cumprem sua função no horário desejado na maioria dos meses do ano, ao contrário dos brises soleils da sala de reunião que não protegem o ambiente de forma eficiente no horário desejado. Além do desconforto térmico, constatou-se que há deficiências quanto à iluminação natural e artificial nos ambientes analisados. Os resultados obtidos contribuem na produção de futuras edificações do campus da UFMT, no sentido de direcionar as decisões de projeto para se obter ambientes com conforto termo-lumínico eficientes energicamente e que favoreçam o processo de ensino-aprendizagem dos usuários. Palavras-chave: conforto ambiental, proteção solar, eficiência ambiental.

20 ABSTRACT xix SILVA, A. C. J. Luminous thermal evaluation of an edification with brise soleil: case study. Cuiabá MT, f. Dissertation (Masters in Environmental and Edification Engineering) Technology, Engineering and Architecture School, Federal University of Mato Grosso. Relating architecture to energy and environmental issues is a more evident need each day, with the purpose of optimizing the conception of comfortable environments without pressuring the natural resources or encumber the electrical energy costs. Due to Cuiabá's hot weather, the use of acclimation equipments is necessary to diminish the discomfort, increasing the energy consumption. Aiming to contribute with environmental comfort and energy conservation, constructive alternatives are wanted, such as more efficient materials and the use of brise soleil to diminish heat gains and internal obfuscation. Besides, it is necessary to use adequate strategies based on bioclimatic architecture principles. This paper's general objective is to evaluate the luminous thermal performance of a graduation school edification that uses brise soleil as a sun block device in the Federal University of Mato Grosso UFMT. For that matter, a case study was developed in three environments of the Nursing School FAEN: classroom, meeting room and public area. The analyzed environments were monitored for 15 consecutive days in the summer, fall and winter of The measuring started at 7:30 am and ended at 5:30 pm each day. Air temperature, relative humidity, air speed and external/internal lightning data were collected simultaneously. The external and internal micro climates were characterized and the thermal performance of the environments was also evaluated through the Bioclimatic Letter of Givoni, identifying the hours of discomfort and the adequate bioclimatic strategies to reach a comfortable condition. The luminous performance was analyzed through the verification of the average lightning in the environments lit natural and artificially. It was observed that it is necessary to adequate the architecture of the edification to the local climate conditions, mainly in the public area since it showed 2/3 of uncomfortable hours, the meeting room showed 2/3 of comfortable hours and the classroom ½ of uncomfortable hours. The brises soleils in the classroom does its job during the necessary period in most seasons of the year, but in the meeting room the device does not protect the space efficiently in the necessary period of time. Besides the thermal discomfort, it was noted deficiency regarding the natural and artificial lighting in the environments analyzed. The results obtained contribute in the production of future edifications on campus, directing project decisions aiming to create thermal luminous comfort in energy efficient environments favoring the teaching and learning process of the users. Key words: environmental comfort, sun block, environmental efficiency.

21 1 1. INTRODUÇÃO 1.1. PROBLEMÁTICA Atualmente são abordadas e discutidas diversas questões sobre sustentabilidade, recursos naturais, energia e meio ambiente. Crescem as preocupações sobre o futuro do planeta, o aumento dos desequilíbrios ambientais, a escassez de água e de recursos energéticos, o aquecimento global, entre outros assuntos ligados ao meio ambiente que repercutem nos meios de comunicações em todo o mundo. Nos últimos anos o aumento no consumo de energia gerada a partir de combustíveis fósseis, cuja queima gera gases causadores do chamado efeito estufa, tem aumentado de forma considerável o desequilíbrio ambiental. A emissão do CO 2 na atmosfera é responsável pelo aumento da temperatura do planeta, além do aumento de áreas desérticas e dos níveis do oceano, devido ao derretimento das geleiras. Os efeitos das mudanças climáticas e do aquecimento global têm papel muito importante sobre o impacto na qualidade ambiental e no consumo de energia, além de afetar negativamente a saúde humana, causando o estresse térmico e até a mortalidade durante ou após um extremo evento de onda de calor. A cada dia torna-se evidente a real necessidade em relacionar a arquitetura às questões energéticas e ambientais, de forma a otimizar a concepção de ambientes confortáveis sem pressionar os recursos naturais nem onerar custos com energia elétrica. O modernismo trouxe várias tendências arquitetônicas a diversos países do mundo, entre eles a utilização dos vidros de forma intensiva, que foi estendido das áreas de abertura para toda a extensão da fachada. O uso exagerado do vidro não se limitou aos países de clima temperados, mas se expandiu aos países de clima tropicais, onde as médias de temperatura são altas

22 2 durante grandes períodos do ano. Isso acarreta problemas referentes ao conforto ambiental, com o aumento da carga térmica no interior do ambiente além do ofuscamento. Os sistemas de iluminação e o condicionamento de ar consomem parcela considerável da energia elétrica do setor residencial, público e comercial. O consumo de energia por meio destes sistemas está diretamente ligado ao projeto arquitetônico da edificação. A forma da edificação e os materiais utilizados influenciam no aumento da carga térmica do ambiente, principalmente pelo crescimento de áreas envidraçadas sobre a área total da fachada. As edificações que possuem fachadas envidraçadas apresentam maior desconforto térmico em comparação com edificações de tipologias pesadas ou que possuem algum tipo de proteção solar. O conforto ambiental influencia na sensação de satisfação, na qualidade de vida e na produtividade do usuário. A arquitetura bioclimática baseia-se em estratégias arquitetônicas e construtivas que evitam o desperdício de energia e otimizam o conforto ambiental de seus usuários. O desconforto térmico causado pelo aumento da temperatura no interior do ambiente não é o único problema gerado pelo envidraçamento das fachadas, a quantidade excessiva de luminosidade gera o ofuscamento. O emprego de materiais que desconsideram o clima local também contribui para o desconforto térmico. A utilização do brise soleil constitui em uma estratégia bioclimática eficiente para se obter o conforto térmico e lumínico. Este dispositivo visa barrar os raios solares através das janelas e fachadas de vidro. No Brasil estes dispositivos incorporaram-se à arquitetura local e são muito utilizados em edifícios comerciais e públicos para barrar os raios solares para o interior do ambiente, diminuindo assim o consumo de energia elétrica com o condicionamento do ar, porém muitas vezes são utilizados de maneira aleatória, sem um correto dimensionamento, com formatos inadequados e pouco eficientes. Cuiabá é conhecida como uma das capitais com temperaturas mais elevadas do Brasil, seu clima tropical semi-úmido caracteriza-se por apresentar três períodos distintos em função da temperatura: período quente e seco, no inverno; período

23 3 quente e úmido, no verão e o período de transição, caracterizado pela friagem que ocorre no outono, que é um forte declínio na temperatura do ar, com céu limpo e pouca umidade relativa do ar, com duração em média, de três a quatro dias.. Devido ao clima quente de Cuiabá faz-se necessário o uso de equipamentos de climatização para amenizar a sensação de desconforto, aumentando o consumo de energia. A Universidade Federal de Mato Grosso utiliza na maioria de seus edifícios o brise soleil como forma de minimizar os ganhos térmicos e o ofuscamento dentro dos ambientes acadêmicos e administrativos, porém muitas vezes esses dispositivos não funcionam com a eficiência desejada, desempenhando apenas um papel estético do edifício, desconsiderando a orientação solar. Somada a esta deficiência, os materiais empregados nas edificações muitas vezes ficam aquém das necessidades térmicas extremamente importantes ao que se refere à adequação à realidade climática da região. A edificação escolar deve ser um ambiente agradável, onde as pessoas possam realizar suas atividades de ensino. Por isso, ela deve ser sempre projetada com a intenção de garantir o máximo de conforto aos usuários. No caso das edificações construídas no campus da UFMT, o custo influencia as decisões de projeto, há uma tendência a padronização dos projetos arquitetônicos, reproduzindose, nos campi, as mesmas tipologias. Quanto aos materiais, a falta de incentivo a experimentar novas técnicas e tecnologias, faz com que a produção não se apóie nas especificidades e características térmicas desses materiais, mas sim nas vantagens econômicas imediatas. Ainda que os profissionais da área tenham conhecimento sobre os melhores materiais e técnicas para garantir o conforto do usuário, eles não o empregam em seus projetos por receio de alterar técnicas e modelos padrões fechados, onde já se conhecem os custos.

24 JUSTIFICATIVA Com o intuito de contribuir para conforto ambiental e conservação de energia elétrica cresce a busca por alternativas construtivas, como o emprego de materiais de melhor desempenho termo-lumínico e o uso de brises soleils para minimizar os ganhos térmicos e o ofuscamento dentro dos ambientes. Além disso, é necessário utilizar estratégias adequadas e fundamentadas nos princípios da arquitetura bioclimática. Ao projetar, o profissional deve sempre considerar as condições climáticas locais, a orientação de seu edifício e os materiais que serão utilizados. Os materiais utilizados na construção das edificações da UFMT são muitas vezes escolhidos pela sua vantagem econômica e não pelo seu desempenho, já que há limitações no orçamento. Este fato contribui para que construções mal orientadas tenham um ambiente interno ainda mais desagradável. Sabe-se que os cortes de custos para a construção e principalmente a burocracia acabam eliminando soluções simples, como o uso de brises pré-moldados nas fachadas, e o uso de materiais com melhor desempenho. O uso de protetores solares como os brises soleils tem amenizado o aumento da temperatura no interior do ambiente e conseqüentemente diminuído o consumo de energia elétrica com o condicionamento de ar. Esta pesquisa justifica-se devido à necessidade da Universidade Federal de Mato Grosso utilizar em suas edificações conceitos de economia de energia incorporados na fase de concepção do projeto, que conseqüentemente gera benefícios ao desempenho térmico e lumínico dos ambientes. A correta implantação, forma e dimensão das plantas arquitetônicas, ou seja, as atitudes tomadas na fase de concepção de projeto são mais eficientes e mais econômicas do que as medidas corretivas, adotadas depois do projeto concluído. O trabalho visa avaliar a contribuição dos dispositivos de proteção solar para alcançar o conforto termo-lumínico no ambiente construído, criando diretrizes para futuras obras executadas no campus, e principalmente, confirmar a importância em realizar a manutenção constante nos brises-soleils existentes, conservando o bem público e proporcionando o seu correto funcionamento.

25 5 Esta pesquisa é relevante para a instituição, já que a mesma utiliza-se em suas edificações os mesmos tipos de materiais de construção e os brises soleils como dispositivo de proteção solar. O objetivo geral do trabalho foi avaliar o desempenho térmico e lumínico da Faculdade de Enfermagem FAEN, localizado na Universidade Federal de Mato Grosso, campus de Cuiabá, que possui brises soleils como dispositivo de sombreamento. Para atingir o objetivo geral foram necessários alguns objetivos específicos tais como: caracterizar o microclima externo e interno da edificação quanto à temperatura do ar, temperatura radiante média e umidade relativa do ar; analisar estatisticamente os dados de temperatura do ar; avaliar os brises soleils existentes; avaliar a disponibilidade de ventilação natural nos ambientes; avaliar o desempenho térmico da edificação; avaliar o desempenho lumínico; propor melhorias de conforto térmico e lumínico a partir dos resultados encontrados.

26 6 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. CONFORTO TÉRMICO Segundo a ASHRAE Standard , Conforto térmico é a condição da mente que expressa satisfação com o ambiente térmico. Conforto térmico é o estado mental que expressa a satisfação do homem com o ambiente térmico que o circunda. A não satisfação pode ser causada pela sensação de desconforto pelo calor ou pelo frio, quando o balanço térmico não é estável, ou seja, quando há diferenças entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o ambiente. (LAMBERTS et al.,2007, p.5). O estudo do conforto térmico leva a avaliação das condições específicas que os seres humanos tendem a reagir de acordo com a temperatura do meio ambiente que se encontra. (SOUZA; COSTA, 2006, p.12). Atualmente torna-se de extrema importância estudos na área de conforto térmico devido a fatores ligados a satisfação do homem em sentir-se termicamente confortável, a performance humana, que pode ser reduzida devido ao desconforto causado por calor ou frio e a conservação da energia, já que muitas pessoas passam grande parte de suas vidas em ambientes climatizados artificialmente, muitas vezes desnecessários, levando ao desperdício. Assuntos relacionados ao conforto térmico têm merecido especial atenção dos estudiosos da área, que em virtude da crescente preocupação com a crise energética e real necessidade de conservação de energia vem empenhando esforços para que a arquitetura de uma edificação inserida no clima local propicie a sensação de conforto aos usuários, sem a necessidade de utilizar equipamentos mecânicos consumidores de energia elétrica. Ruas (1999, p.17) afirma que o conforto térmico num determinado ambiente pode ser definido como a sensação de bem-estar experimentada por uma pessoa,

27 7 como resultado da combinação satisfatória, nesse ambiente, da temperatura radiante média, umidade relativa, temperatura do ambiente e velocidade relativa do ar, com a atividade desenvolvida e com a vestimenta utilizada. Santos (2008, pag.1) define o conforto térmico como o nível de satisfação do usuário em um ambiente, conseqüente da relação da temperatura média, umidade relativa, velocidade do ar, atividade desenvolvida e a vestimenta utilizada, causando a sensação de bem estar na pessoa. Sendo, portanto, considerado as diferenças de hábitos, cultura e particularidades da população analisada. A primeira condição para que uma pessoa esteja em conforto térmico, é que a mesma se encontre em balanço térmico, isto é, que todo o calor gerado por seu organismo seja transferido na mesma proporção ao ambiente, através de perdas por convecção, radiação, evaporação e eventualmente também por condução através das roupas. (SANTOS, 2008, p. 11). A Norma Brasileira (NBR) (2005), define como (...) a satisfação psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do ambiente. A diferença entre sensação térmica e conforto térmico é que a sensação térmica depende da temperatura da pele, enquanto que conforto térmico depende do estado geral do sistema termo-regulador, sensação térmica é uma experiência racional que pode ser expressa como quente ou frio e é a percepção predominante de receptores térmicos na pele, enquanto o conforto térmico é uma experiência emocional que pode ser expressa como confortável e desconfortável ou agradável e desagradável, e está relacionado à experiência e expectativa. (PANTAVOU et al., 2010, p.339) Trocas térmicas entre corpo e ambiente A quantidade de calor liberado pelo organismo é função da atividade desenvolvida. Este calor será dissipado através de mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente envolvendo trocas secas e trocas úmidas. (LAMBERTS et al., 2007, pag.6). As trocas secas podem ocorrer por condução, convecção e radiação, enquanto que as trocas úmidas ocorrem através da evaporação, conforme Figura 1.

28 8 FIGURA 1 Trocas térmicas entre corpo e ambiente Fonte: LABEEE, 2007 A primeira condição para que ocorram as trocas térmicas é que os corpos estejam em temperaturas diferentes e a segunda é que haja mudanças no estado de agregação. Os corpos que possuem temperaturas diferentes trocam calor, e o sentido do fluxo é do mais quente para o mais frio. O calor perdido para o ambiente por meio das trocas secas é denominado de calor sensível, e depende das diferenças de temperaturas entre o corpo e o ambiente. O calor envolvido no mecanismo de trocas úmidas é denominado de calor latente, quando há mudança do estado de agregação, por exemplo, o suor (líquido) passa para o gasoso através da evaporação Mecanismo termo-regulador O homem é um ser homeotérmico, isto é, mantém a temperatura interna do seu corpo constante em 37ºC (variando entre 36,1ºC e 37,2º C), independente da temperatura ambiente. Os limites para sobrevivência estão entre 32ºC e 42 ºC. O ser humano possui um mecanismo termo-regulador, responsável por regular a redução dos ganhos ou o aumento das perdas de calor, garantindo a manutenção interna do organismo e permitindo o funcionamento dos sistemas vitais do homem. Este mecanismo permite que o organismo se mantenha em equilíbrio, mesmo em condições adversas, para o bem estar fisiológico. Em função das altas temperaturas do meio ocorrem dificuldades em eliminar o calor, provocando no organismo humano a vasodilataçao, reação ao calor, que

29 9 aumenta o volume de sangue, acelerando o ritmo cardíaco e provocando a transpiração. Todavia, com o frio, existem dificuldades em manter o calor do corpo devido às baixas temperaturas do meio. Neste caso, o organismo reage ao frio através da vasoconstrição, que provoca a diminuição do volume do sangue e do ritmo cardíaco. Ocorrem então, o arrepio e o tiritar, gerando calor devido à atividade provocada. Segundo Frota; Schiffer (2001, p. 22), sendo a pele o principal órgão termorregulador do organismo humano a temperatura da pele, é através dela que se realizam as trocas de calor. Ao sentir desconforto térmico, o primeiro mecanismo fisiológico a ser ativado é a regulagem vasomotora do fluxo sangüíneo da camada periférica do corpo, a camada subcutânea, através da vasodilatação ou vasoconstrição, reduzindo ou aumentando a resistência térmica dessa camada subcutânea. A transpiração é outro mecanismo de termo-regulação da pele, que tem início quando as perdas por convecção e radiação são inferiores às perdas necessárias à termo-regulação. A fadiga é um dos resultados de um trabalho excessivo do aparelho termorregulador, pela existência de condições ambientais desfavoráveis, no tocante à temperatura do ar, tanto com relação ao frio quanto ao calor, e à umidade do ar. O conforto térmico depende de variáveis ambientais e humanas. As variáveis ambientais são: a temperatura do ar, a temperatura radiante média, a velocidade do ar e a umidade relativa do ar. As variáveis humanas são: o metabolismo gerado pela atividade física, e a resistência térmica oferecida pela vestimenta. Além destas variáveis o sexo, a idade, a raça, os hábitos alimentares, o peso, a altura, e a adaptação ao clima local podem exercer influência na sensação de conforto térmico de cada pessoa. Segundo Rosseti (2009, p. 24) as variáveis ambientais numa edificação dependem das suas características construtivas, assim o clima deve ser decisivo na definição dessas características para que o desconforto imposto por condições climáticas adversas seja amenizado e dessa forma o consumo de energia para ventilação, refrigeração e/ou aquecimento seja o mínimo possível.

30 10 No entanto, a sensação de conforto térmico de uma edificação não depende apenas da sua adequação ao clima local, mas também da sua adaptação às atividades desenvolvidas e aos equipamentos presentes na edificação. A arquitetura com o intuito de garantir o conforto dos usuários e a conseqüente racionalização do uso da energia, deve explorar sabiamente os fatores climáticos: temperatura, o movimento do ar, a umidade relativa e a radiação solar. (OLIVEIRA, 2007, p. 10) Variáveis do conforto térmico Metabolismo O organismo adquire energia através do metabolismo, este processo de produção de energia interna acontece a partir de elementos combustíveis orgânicos, que são os alimentos ingeridos pelo homem. Essa energia é consumida na manutenção das funções fisiológicas vitais, na realização de trabalhos mecânicos externos (atividade muscular), e o restante é liberado na forma de energia térmica. (ROSSETI, 2009, p. 22). Desta forma, apenas 20% de toda energia produzida pelo organismo humano é transformada em potencialidade de trabalho, os 80% restantes são transformados em calor que deve ser dissipado para que a temperatura interna do organismo seja mantida em equilíbrio. A quantia total de calor metabólico produzido depende do ambiente externo e também da dieta, tamanho corporal, idade e nível de atividade destes. Frota; Schiffer (2001, p. 19) afirmam que, o organismo dos homeotérmicos pode ser comparado a uma máquina térmica sua energia é conseguida através de fenômenos térmicos. Quando o organismo, sem recorrer a nenhum mecanismo de termoregulação, perde para o ambiente o calor produzido pelo metabolismo compatível com a atividade realizada, experimenta-se a sensação de conforto térmico. (LAMBERTS et al., 2007, p. 6). No entanto, quanto maior for o trabalho do sistema termorregulador para manter a temperatura interna do corpo, maior será a sensação de desconforto

31 Vestimenta A vestimenta funciona como um isolante térmico, ou seja, uma barreira para as trocas térmicas por convecção, mantendo junto ao corpo uma camada de ar mais aquecida ou menos aquecida, conforme seja mais ou menos isolante, conforme seu ajuste ao corpo e a porção do corpo que cobre. Em climas secos com elevadas temperaturas, como nos desertos, a vestimenta reduz o ganho de calor relativo à radiação solar direta, as perdas em condições de baixo teor de umidade e o efeito refrigerador do suor, em resumo, mantém a umidade advinda do organismo pela transpiração e evita a desidratação. A vestimenta reduz também a sensibilidade do corpo às variações de temperatura e de velocidade do ar. (LAMBERTS et al., 2007, p. 8). A resistência térmica da vestimenta depende do tipo do tecido, da fibra, do ajuste ao corpo, e deve ser medida através das trocas secas relativas a quem usa. Sua unidade é o clo, originada de clothes. Assim: 1 clo = 0,155 m² ºC/W = 1 terno completo Temperatura do ar Considerada a principal variável do conforto térmico, a temperatura do ar também chamada de temperatura de bulbo seco (TBS) é a temperatura do ar ao redor do corpo humano. Conforme Lamberts et al. (2007, p. 11) 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. Desta forma, o calor é produzido pelo corpo por meio do metabolismo e suas perdas são menores quando a temperatura do ar está alta ou maiores quando a temperatura está mais baixa. O autor salienta que 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 Velocidade do ar A velocidade do ar ocorre em ambientes internos sem necessariamente a ação direta do vento e costuma ser abaixo de 1m/s.

32 12 Quando o deslocamento do ar ocorre pela diferença de temperatura no ambiente, denomina-se convecção natural, o ar quente (mais leve) sobe e o ar frio (mais pesado) desce. Porém, quando o ar se desloca por meios mecânicos, como um ventilador, ocorre a convecção forçada, ou seja, o coeficiente de convecção aumenta juntamente com a sensação de perda de calor. O deslocamento do ar favorece os efeitos da evaporação no corpo humano, retirando a água em contato com a pele com mais eficiência e assim, reduzindo a sensação de calor Umidade relativa do ar Lamberts et al. (2007, p. 12) afirmam que a umidade é caracterizada pela quantidade de vapor d água contido no ar, que se forma pela evaporação da água, processo que supõe a mudança do estado líquido ao gasoso, sem modificação da sua temperatura. Umidade relativa é definida como a relação entre o teor em vapor d água que o ar contém e o teor máximo que poderia conter, à temperatura ambiente. (ROSSETI, 2009, p.25). O ar, a uma determinada temperatura, somente pode conter certa quantidade de vapor de água, chegando a esse valor máximo diz-se que o ar está saturado. Ultrapassado este limite, ocorre a condensação, no qual o vapor excedente muda o estado físico para líquido, provocando assim, o aumento da temperatura da superfície onde ocorre a condensação. (SANTOS, 2008, p.15). A umidade do ar em conjunto com a velocidade do ar, intervém na perda de calor por evaporação. Conforme a temperatura do meio se eleva, aumenta a dificuldade nas perdas de calor por convecção e radiação, desta forma o organismo aumenta sua eliminação por evaporação. A eficiência da evaporação na remoção do calor aumenta quanto menor for a UR, umidade relativa. Quando o ar está saturado, a evaporação não é possível, o que faz aumentar o ganho de mais calor assim que a temperatura do ar seja superior a da pele. Contudo,

33 13 em caso do ar estar seco, as perdas continuam ainda com as temperaturas mais elevadas. Além disto, a ventilação adequada torna-se importante, pois, a circulação do ar acelera as perdas por evaporação Temperatura radiante média A temperatura radiante média é a temperatura uniforme de um ambiente imaginário no qual a transferência de calor por radiação do corpo humano é igual à transferência de calor por radiação em um ambiente real não uniforme. (LAMBERTS; XAVIER, 2002, p. 31). Em resumo, ela expressa a temperatura média dos corpos que trocam calor no ambiente. De uma forma geral, o valor da temperatura radiante média é um pouco maior ou um pouco menor do que o da temperatura do ar, pois expressa a presença de corpos em diferentes temperaturas, trocando calor através da radiação. (GONZÁLEZ et al., 1986 apud ROSSETI, 2009, p. 27) 1. O termômetro de globo constitui um meio prático de separar e determinar quantitativamente a componente energia radiante do ambiente, tendo como principais variáveis: temperatura de bulbo seco e temperatura de globo. A ISO 7726 (1996) apresenta duas equações para a obtenção da temperatura radiante média (TRM), uma de convecção natural (Equação 1) e outra de convecção forçada (Equação 2). Utilizando dados de temperatura de globo (TG), temperatura de bulbo seco (TBS) e velocidade do ar (V). TRM= [(TG + 273) 4 + 0,4 * 10 8 TG - TBS ¼ * (TG-TBS)] ¼ (Eq. 1) TRM= [(TG + 273) 4 + 2,5 * 10 8 * V 0,6 (TG TBS)] ¼ (Eq. 2) 1 GONZÁLEZ, E., HINZ, E., OTEIZA, P., QUIRÓS, C. Proyecto, Clima Y Arquitectura. Universidad de Zulia. Vol. 1. Editorial Gustavo Gili. México 1986, apud ROSSETI, K. A. C. Estudo do desempenho de coberturas verdes como estratégia passiva de condicionamento térmico dos edifícios na cidade de Cuiabá, MT. Cuiabá-MT, f. Dissertação (Mestrado em Física Ambiental) Universidade Federal de Mato Grosso.

34 Normalização em conforto térmico As normas sobre conforto térmico são uma ferramenta essencial para obtenção de um ambiente termicamente confortável aos usuários. A princípio estas normas tinham como principal objetivo definir as condições de conforto térmico, sem levar em conta os consumos. Mas devido aos problemas ambientais que são cada vez mais evidentes e à necessidade do desenvolvimento sustentável, estas normas de conforto térmico devem considerar a questão da redução do consumo de energia. Nos últimos anos houve um aumento do interesse por parte dos pesquisadores nos estudos sobre conforto térmico. Nogueira; Nogueira (2003, p. 105) afirmam que: Avaliar o desempenho térmico de uma edificação consiste em verificar se o ambiente interno atende a um conjunto de requisitos pré-fixados pelas normas técnicas de conforto ambiental, em função das exigências do usuário. Uma avaliação aparentemente simples, no entanto, envolve aspectos em relação ao tempo, e também aspectos subjetivos inerentes às exigências humanas. As normas existentes englobam estudos sobre todas as variáveis que influenciam no conforto térmico, quer sejam em ambientes condicionados ou não. As principais normas e guias de referência aos estudos são: ISO 7730/94 - Ambientes térmicos moderados - Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto térmico Esta norma propõe um método de determinação da sensação térmica e o grau de desconforto das pessoas expostas a ambientes térmicos moderados e especifica condições térmicas aceitáveis para o conforto ISO/DIS 7726/96 - Ambientes Térmicos - Instrumentos e Métodos para medições das quantidades físicas Esta norma internacional especifica as características mínimas dos instrumentos de medição das variáveis físicas, assim como apresenta métodos de medição desses parâmetros.

35 ASHRAE Standard : Ambientes Térmicos - Condições para ocupação humana Esta norma americana especifica condições ambientais aceitáveis para a saúde das pessoas sujeitas a pressões atmosféricas equivalentes a altitudes superiores a 3,00m, em ambientes internos projetados para ocupação humana por períodos não inferiores a 15 minutos ASHRAE Fundamentals Handbook - cap. 8 Thermal Comfort Este guia normativo da sociedade americana de aquecimento, refrigeração e ar condicionado apresenta os fundamentos de termo-regulação humana e conforto em termos úteis aos engenheiros para o operação de sistemas e preparação de projetos e aplicações para o conforto dos ocupantes de edificações. Apresenta, de maneira sumarizada todos os dizeres das normas ISO aqui referidas ISO 8996/90 - Ergonomia - Determinação da produção de calor metabólico Esta norma internacional especifica métodos para a determinação e medição da taxa de calor metabólico, necessário para a avaliação da regulação de calor humana. Esta norma também pode ser utilizada para outras aplicações, como por exemplo, a verificação da prática de atividades, o custo energético de atividades específicas ou atividades físicas, bem como o custo total energético das atividades ISO 9920/95 - Ergonomia de ambientes térmicos - Estimativa de isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupas Esta norma internacional especifica métodos para a estimativa das características térmicas, resistência à perda de calor seco e à perda por evaporação, em condições de estado estacionário para um traje de roupa, baseado em valores de vestimentas conhecidas, trajes e tecidos BIOCLIMATOLOGIA A amigável relação entre clima e a arquitetura não é uma preocupação recente, pelo contrário, a arquitetura tem procurado ao longo da história desenvolver meios de controle ambiental que possam oferecer abrigo e conforto aos homens. O

36 16 clima local tem sido determinante na definição das concepções arquitetônicas, dos materiais, das técnicas construtivas e das instalações prediais. Apesar dos avanços tecnológicos possibilitarem o controle das condições internas do edifício, tornando-o confortável através de processos mecânicos, tal controle utiliza-se de fontes consumidoras de energia bastante onerosas e emissoras de poluentes. A bioclimatologia estuda as relações entre o clima e o ser humano. Como forma de tirar partido das condições climáticas para criar uma arquitetura com desempenho térmico adequado, Olgyay (1973) criou a expressão Projeto Bioclimático, que visa a adequação da arquitetura ao clima local. (LAMBERTS et al., 2007, p.21). A arquitetura é considerada bioclimática quando está baseada na correta aplicação de elementos arquitetônicos e tecnologias construtivas em relação às características climáticas, visando otimizar o conforto dos ocupantes e o consumo de menos energia. (ROSSETI, 2009, p.22). O objetivo da bioclimatologia aplicada à arquitetura é alcançar a condição de conforto por meio de estratégias passivas, contribuindo, portanto, com o conceito de sustentabilidade e com a relação benéfica entre o homem e meio ambiente. Vieira (2008, p. 16) afirma que: O conceito de arquitetura bioclimática pode ser entendido como uma vertente da arquitetura que incorpora o clima na sua concepção. Assim, na fase de projeto são tidos em conta diversos elementos climáticos do local como sol, água e vento. Avaliando o comportamento destes fatores em interação com o edifício, torna-se possível melhorar o comportamento do mesmo, ao nível do conforto térmico e poupança energética. Conforme Leão (2007, p. 44) foi provavelmente Olgyay, em 1963 que delimitou a relação entre clima e projeto arquitetônico, escrevendo um manual para projeto bioclimático, com particular referência à carta bioclimática. Esta carta foi a primeira representação gráfica a mostrar a conexão entre clima e conforto humano, relacionando a temperatura do ar e a umidade relativa do ar. Segundo a autora, baseada nesta relação os irmãos Olgyay propuseram uma zona de conforto e sugeriram medidas corretivas para se atingir conforto quando o ponto

37 17 em estudo estiver fora da zona de conforto. Tais medidas poderiam ser passivas ou ativas, dependo dos parâmetros climáticos. Após cinco anos, Givoni desenvolveu a idéia de Olgyay, propondo uma carta bioclimática para edificações com base na carta psicrométrica, incluindo a pressão de vapor e a temperatura de bulbo úmido. Utilizada até os dias atuais, a carta vem sendo aperfeiçoada por vários pesquisadores, inclusive pelo próprio Givoni. Bogo et al. (1994, p. 9) definem o bioclimatismo como o princípio de concepção em arquitetura que pretende utilizar, por meio da própria arquitetura, os elementos favoráveis do clima com o objetivo de satisfazer as exigências de bemestar higrotérmico. (...) apesar da comprovada vantagem de integrar conceitos bioclimáticos no projeto do edifício, há uma dificuldade considerável em sua aplicação real, principalmente nos estágios iniciais de projeto, em que as principais soluções de projeto são definidas. O processo de projeto é difícil de ser colocado em um modelo devido a sua não linearidade e à influência direta de práticas particulares do arquiteto. (MACIEL, 2006, p. 6). Maciel (2006, p. 7) observa que todo conhecimento científico na área de bioclimatologia e eficiência energética, melhoraram e desenvolveram um campo técnico consolidado. Porém, este conhecimento não tem demonstrado uma influência efetiva nas práticas de projeto dos arquitetos, que muitas vezes concentra-se em aspectos formais, enquanto a análise da estratégia ambiental recebe consideravelmente menos atenção Cartas bioclimáticas Bogo et al. (1994, p.12) afirmam que as escalas de conforto térmico podem ser semânticas ou numéricas, montadas em termos de sensações subjetivas graduadas por conforto e desconforto térmico, relacionando-se tais graduações com os parâmetros físicos de estímulo. Desta forma, estabelecem-se as zonas de conforto térmico delimitadas graficamente sobre diversos tipos de monogramas ou através de cartas e diagramas que limitam os parâmetros físicos e definem o domínio no qual se estabelecem as ditas zonas de conforto térmico.

38 18 Com base nas zonas de conforto térmico e elementos de previsão de comportamento térmico das edificações, são definidas as cartas bioclimáticas, onde associam-se três informações: 1 - O comportamento climático do entorno; 2 A previsão de estratégias indicadas para a correção desse comportamento climático por meio do desempenho esperado na edificação; e 3 - A zona de conforto térmico. (BARBOSA, 1997, p. 34). Segundo Bogo et al. (1994, p. 19), a carta bioclimática de Olgyay (1963) propõe estratégias de adaptação da edificação ao clima, a partir de dados do clima externo. Para definição da zona de conforto, expõem-se diversos pontos de vista, onde mostra que trata de um processo complexo, e deve ser de acordo com as diferentes regiões geográficas, já que condições climáticas mais quentes elevam os requerimentos térmicos devido a aclimação. Além disso, varia de acordo com os indivíduos, os tipos de vestimenta, a natureza da atividade que executa, sexo e idade. Para definir os limites da zona de conforto da carta bioclimática de Olgyay, foi adotado um critério em que, em média a pessoa não experimenta sensação de desconforto. Segundo Olgyay (1968) apud Bogo et al.(1994, p. 22) 2, no momento de construir-se o gráfico bioclimático e a delimitação da zona de conforto, para os habitantes da zonas temperadas se levaram em conta: o indivíduo, a razão metabólica, a dieta, a aclimatação e a vestimenta. Porém, em zonas tropicais, somente os três primeiros fatores puderam ser tratados da mesma forma, estabelecendo-se restrições para protótipos normais humanos, sob determinadas condições de atividade. Os dois últimos fatores, aclimatação e vestimenta, devem ser trabalhados de forma menos simplificada, pois: em zonas tropicais de aclimatação deve-se considerar que as altas temperaturas são constantes e influenciam no mecanismo biológico humano, elevando os limites da zona de conforto. Assim, o tipo de vestuário usado na vida diária das regiões quentes é diferente das regiões temperadas e montanhosas. 2 OLGYAY, V. Clima y Arquitectura em Colombia. Universidad del Valle. Facultad de Arquitectura. Cali, Colômbia, 1968, apud BOGO, A. et al. Bioclimatologia aplicada ao projeto de edificações visando o conforto térmico. Relatório Interno do Núcleo de Pesquisa em Construção da UFSC. Florianópolis: NPC UFSC, 1994.

39 19 Conforme Bogo et al. (1994, p. 38), a carta bioclimática para edifício, Building Bioclimatic Chart (BBCC), foi desenvolvida por Givoni no ano de 1969, para corrigir as limitações do diagrama bioclimático idealizado por Olgyay conforme Givoni (1992). A principal diferença entre esses dois sistemas deve-se ao fato de que o diagrama de Olgyay foi desenhado entre dois eixos (temperaturas secas e umidades relativas), enquanto que a carta de Givoni foi traçada sobre uma carta psicrométrica convencional e utiliza-se da umidade absoluta como referência (BARBOSA, 1997, p. 34). Segundo o mesmo autor os sistemas desenvolvidos por Olgyay (1963) e Givoni (1992) buscam ampliar a zona de conforto através da adoção de estratégias arquitetônicas que alteram a sensação do clima interno em estudo. Na carta de Olgyay, os limites de conforto foram obtidos de pesquisas efetuadas por fisiologistas. No diagrama bioclimático de Olgyay as condições de temperatura e umidade são plotadas como curvas fechadas ou ciclogramas das médias diárias horárias (24 horas), para cada mês, em uma dada localidade. A carta bioclimática, concebida por Givoni em 1969, que é construída sobre o diagrama psicrométrico apresenta nove diferentes zonas relacionadas com diferentes estratégias de atuação construtivas para a adequação da arquitetura ao clima: zona de conforto, zona de ventilação, de resfriamento evaporativo, de massa térmica para resfriamento, de ar condicionado, de umidificação, de massa térmica para aquecimento, de aquecimento solar passivo e aquecimento artificial. Na carta de Givoni (1992) os limites originais de conforto foram determinados com base em pesquisas realizadas nos Estados Unidos, Europa e Israel. Entretanto, considerando estudos realizados em países quentes e o fato das pessoas que moram em países em desenvolvimento com clima quente e úmido aceitarem limites máximos superiores de temperatura e umidade, são sugeridos a expansão desses limites para a aplicação em tais regiões. Desta forma, os limites para a zona de conforto térmico de Givoni de países com clima quente e em desenvolvimento são: no verão em situação de umidade baixa, a variação de temperatura pode ser de 25 C a 29 C, e em umidade alta de 25 C a 26 C, podendo chegar a 32 C com ventilação de 2,0 m/s; no inverno, os

40 20 limites são de 18 C a 25 C; com relação a umidade, os limites são de 4,0 g/kg a 17,0 g/kg e 80% de umidade relativa. (OLIVEIRA, 2007, p. 18). Givoni (1992) explica também que o clima interno em edifícios não condicionados reage mais largamente à variação do clima externo e à experiência de uso dos habitantes, por isso busca-se em seus estudos maior inércia ao clima externo. As condições internas de conforto são alcançadas relacionando as alterações climáticas externas com princípios básicos de projeto da edificação e suas propriedades de envoltória Zoneamento bioclimático brasileiro As estratégias bioclimáticas quando utilizadas corretamente no processo de concepção do projeto arquitetônico, proporcionam melhoras nas condições de conforto térmico e redução no consumo de energia. A norma NBR (2005) estabeleceu uma subdivisão das condições climáticas brasileiras para projetos. Esta subdivisão foi denominada zoneamento bioclimático brasileiro, e compreende oito diferentes zonas, homogêneas quanto ao clima conforme Figura 2. FIGURA 2 Zoneamento bioclimático brasileiro definido pela Norma de Desempenho Térmico de Edificações (ABNT 2005) Fonte: LAMBERTS et al., 2007, p. 37

41 21 Para cada zoneamento bioclimático há estratégias bioclimáticas consideradas adequadas para utilização nas edificações. No Brasil são identificados diferentes tipos de climas devido a sua grande extensão territorial e a sua localização entre dois trópicos. As cidades com aspectos semelhantes ao clima e as estratégias bioclimáticas recomendadas foram agrupadas. Além disso, formularam-se um conjunto de recomendações técnico construtivas, objetivando otimizar o desempenho térmico das edificações, através de sua melhor adequação climática. O município de Cuiabá é classificado como Zona Bioclimática 7, zona esta que ocupa 12,6% do território brasileiro e que engloba parte das regiões Centro- Oeste e Nordeste e algumas cidades do Sudeste e Norte. Dentre as diretrizes construtivas recomendadas destacam-se: aberturas para ventilação pequenas, compreendendo 10-15% da área de piso e sombreadas. A parede deve ser pesada com Transmitância Térmica (U) 2,20 w/m²k; Atraso Térmico (φ) 6,5h e Fator de Calor Solar (FCS} 3,5% e com cobertura também pesada apresentando U 2,00 w/m²k, φ 6,5h e FCS 6,5% Estratégias bioclimáticas para Cuiabá Oliveira (2007, p. 21) afirma que a utilização de estratégias bioclimáticas e equipamentos energeticamente eficientes, em edificações corretamente planejadas desde a fase de projeto, podem reduzir significativamente o consumo de energia. Para amenizar o desconforto causado pelas altas temperaturas no município de Cuiabá são necessárias estratégias bioclimáticas, dentre elas destacam-se: a ventilação, o resfriamento evaporativo e a utilização de cores apropriadas. Cuiabá possui grande disponibilidade de luz solar, que favorece o uso da iluminação natural como recurso fácil a ser aplicado nos projetos arquitetônicos. Oliveira (2007, p. 20) salienta que diante dos novos conceitos na aplicação da eficiência energética, esta utilização é altamente recomendável, já que é uma fonte inesgotável, livre de custos de manutenção e que é produzida sem riscos ao meio ambiente. De acordo com o relatório elaborado por Leão (2007, p. 111) com dados horários do TRY, a percentagem de horas de conforto é de 19.5%, com horas

42 22 ou 71 dias do ano climático. A quantidade de desconforto anual de 80.5% totaliza horas ou 294 dias. Segundo a mesma autora do total de horas de desconforto, 75.9% devem-se ao calor, com horas ou 294 dias do ano climático, e a percentagem de 4.54%, horas ou 17 dias deve-se ao desconforto por frio. Das estratégias indicadas para a correção do calor, a ventilação é proposta em maior quantidade, com 56.2%. As estratégias que podem ser utilizadas em conjunto são resfriamento evaporativo e massa térmica para resfriamento, indicadas em proporções quase equivalentes, com 20.2% e 19.6% respectivamente. Conforme o relatório, a insuficiência das estratégias passivas para o clima de Cuiabá deve ser suprida em 8.55% das horas de desconforto com ar condicionado. Quanto ao desconforto por frio, a massa térmica (inércia térmica) também é indicada para aquecimento junto ao aquecimento solar, em 3.78%. A estratégia de umidificação do ar não deve ser usada para amenizar o desconforto por frio. Isso ocorre porque o clima de Cuiabá não apresenta temperaturas inferiores a 27 C associadas à umidade relativa inferior a 20%, sendo este o limite para sua indicação. O sombreamento é indicado em 94.7% das horas do ano climático, totalizando horas ou 346 dias BRISES SOLEILS Definição e origem dos brises soleils A arquitetura moderna trouxe o uso excessivo do vidro na busca pela brancura da luz baseado em conceitos de claridade, pureza e limpidez, conseqüentemente, surgiram problemas de excesso e insolação nas edificações. A partir do século XVIII com o início do pensamento racionalista expandem os ideais da razão e ciência, que reflete na arquitetura a valorização dos aspectos técnicos da construção. Conforme Atem (2003, p. 1359) antes que a revolução industrial criasse premissas para uma mudança profunda nas técnicas construtivas, o neoclassicismo propõe grandes superfícies de vidro, um culto à claridade e à racionalidade, elementos inspiradores da cultura iluminista.

43 23 No final do século XIX o inconsciente coletivo desejava a claridade, a transparência e a luz, símbolos do espírito da época, que procuravam uma nova expressão arquitetônica. Esses símbolos representavam a vontade das pessoas de possuírem melhores condições de habitabilidade, a necessidade de saneamento, higiêne, ar e luz para combater doenças contagiosas da época como a tuberculose. No século XX surge o universalismo se opondo ao individualismo, onde beleza é sinônimo de funcionalidade. Neste momento, a estrutura se desconecta das paredes, surge a transparência da pele de vidro nos edifícios, e conseqüentemente a perda da capacidade de inércia das paredes diante do calor, da capacidade de filtrar a luz e evitar o ofuscamento. A luz e o calor adentram por todos os ambientes, nem sempre desejados. A luz natural tem como pontos positivos o aumento da luminosidade nos ambientes, maior integração com o exterior e higienização das edificações. Porém, tende a trazer a monotonia luminosa nos espaços internos, a repetição das fachadas, a perda dos jogos de luz e sombra, o aumento da carga térmica e o ofuscamento. (ATEM, 2003, p. 1359). A desconsideração da orientação solar e da realidade climática da região ocorre devido à busca pela universalidade do modelo de utilização da luz natural. Este modelo proposto pelo modernismo começa a se espalhar pelo mundo, onde as condições climáticas são diferentes dos países de clima temperado. O excesso de vidro começou a ser utilizado também pelos países de clima quente, onde a sombra e o vento estavam presentes nas construções vernaculares. Surge então o desconforto em relação à luz e calor. (ATEM, 2003, p. 1359). O brise soleil surge neste momento em que é preciso introduzir elementos que protegessem as aberturas da radiação solar, porém esses elementos deveriam concordar com os princípios modernos de modulação, padronização e industrialização. Além de compor esteticamente o edifício com os conceitos abstratos e funcionais do modernismo. O brise soleil foi idealizado por Le Corbusier em meados do século XX, no desenvolvimento de projetos habitacionais para Argel e Barcelona em Porém a sua execução ocorreu de fato em 1936, no edifício do Ministério da Educação e

44 24 Saúde (Figura 3), no Rio de Janeiro, onde Le Corbusier foi convidado para assessorar a equipe responsável. FIGURA 3 Edifício do Ministério da Educação e Saúde, Rio de Janeiro Fonte: Gutierrez, 2004, p. 26 Estes dispositivos de proteção solar possuem o mesmo princípio de atuação dos elementos construtivos oriundos de culturas árabes e asiáticas, apesar de não possuírem a mesma forma ou material. O brise-soleil descende das inúmeras formas de filtragem da luz desenvolvidas pela arquitetura mediterrânea, fortemente marcada pela cultura árabe: muxarabis, gelosias, cobogós, varandas, beirais. (MIANA, 2005, p. 17). Porém, as placas horizontais ou verticais, móveis ou fixas, com nome específico de brise soleil constitui um sistema criado por Le Corbusier em seus projetos de 1933, como dito anteriormente. Composto por lâminas paralelas, horizontais, verticais ou combinados, o brise soleil pode ser fabricado de vários materiais e tem como função o controle da radiação solar excessiva, interferindo também na luminosidade e na visão para o exterior. As janelas de vidro comum são elementos arquitetônicos que contribuem consideravelmente para os altos valores de carga térmica total dos edifícios e,

45 25 portanto, devendo ser bem protegidas da radiação solar incidente. (CASTANHEIRA et al., 2003, p. 1012). Maragno (2000, p. 8) define o brise soleil como elemento arquitetônico formado por placas externas com a finalidade de impedir que os raios solares atinjam diretamente as superfícies, principalmente as transparentes, das edificações. O brise soleil, ou quebra-sol, representa um elemento arquitetônico cuja função é sombrear, com o objetivo de minimizar a incidência do sol sobre uma construção, ou sobre espaços exteriores, fornecendo melhores condições de temperatura e controle da incidência da luz solar. (SILVA, 2007, p. 17). O clima quente predominante no Brasil, que requer edificações que funcionem como um filtro para as intensas radiações solares foi o fator determinante para que o uso de dispositivos de proteção pudesse ser observado desde a arquitetura colonial, de origem portuguesa e com reconhecíveis influências mouras, até a implantação e desenvolvimento da arquitetura moderna na primeira metade deste século. (MARAGNO, 2000, p. 34). Devido à localização do país no hemisfério sul, as fachadas voltadas para o norte são as que mais precisam de cuidados, pois são as mais expostas à radiação solar. Merecem cuidados também as fachadas leste e oeste, que recebem a radiação solar nos períodos da manhã e a tarde com inclinações variáveis. As fachadas com orientação sul na maior parte do país não são atingidas ou recebem radiação com pequeno ângulo de inclinação. As coberturas e as paredes são os elementos que compõem os envoltórios da edificação, que funcionam como filtro, e estão diretamente sujeitas à radiação solar. Porém, as janelas são os elementos arquitetônicos mais preocupantes quanto à entrada da radiação solar no interior do ambiente que gera o superaquecimento Tipos de brises soleils De modo geral, o brise soleil é definido pelas seguintes características: são elementos externos à fachada e são compostos por uma ou mais lâminas, geralmente paralelas. (GUTIERREZ, 2004, p. 39). Segundo a mesma autora este dispositivo pode ser classificado por sua tipologia (posição na fachada), mobilidade e composição arquitetônica.

46 26 Os brises soleils podem apresentar diversos formatos e combinações. À respeito da posição que ocupa na fachada pode ser: horizontal, vertical ou combinado. Quanto à tipologia (posição) Gutierrez (2004, p. 40) afirma que: Cada tipologia protege mais adequadamente a determinado ângulo de obstrução: a horizontal intercepta os raios solares quando o sol está mais alto; a vertical é mais eficaz quando os raios solares estão mais baixos, porém dependem fundamentalmente da variação do azimute em relação à orientação da fachada; e a combinada associa ambas as proteções da horizontal e vertical. Quanto à mobilidade estes dispositivos podem ser fixos ou móveis, sendo que os brises fixos são mais econômicos, devido a facilidade de instalação e manutenção. Enquanto que os brises móveis possuem lâminas pivotantes ou basculantes, que acompanham o movimento do sol provendo sombra nos momentos de incidência indesejada, de acordo com as necessidades do usuário, e permite ampla abertura e visualização do exterior quando não há insolação. Dessa forma, oferece flexibilidade e maior eficiência. (GUTIERREZ, 2004, p. 40). Com relação à composição arquitetônica, suas variações e multiplicidade de soluções resultam numa segunda pele da edificação, conferindo ritmo, dinâmica, e forma à linguagem arquitetônica. (GUTIERREZ, 2004, p. 40). Os brises podem ser negativos quando excluem completamente a entrada de sol; seletivo quando permite a entrada de sol nos períodos desejáveis e excluindo-o para evitar o superaquecimento; e ajustáveis quando permite ampla liberdade de controle. Há ainda a classificação dos brises soleils em finito e infinito quanto à dimensão. Os finitos possuem comprimento, vertical ou horizontal, finito, ou seja, limitado. Enquanto que os infinitos apresentam comprimento teoricamente infinito, onde o observador situado na borda debaixo desta abertura não enxergará uma parte do céu sobre sua cabeça, a partir do limite do ângulo de sombra vertical. (SILVA, 2007, p. 23). A Figura 4 apresenta alguns tipos de brises soleils encontrados no campus da Universidade Federal de Mato Grosso.

47 27 FIGURA 4 Tipos de brises soleils encontrados no campus da UFMT Fonte: Acervo próprio O brise soleil e a eficiência ambiental Segundo Braga et al. (2005, p.216) o desenvolvimento de nossa sociedade urbana e industrial, por não conhecer limites, ocorreu de forma desordenada, sem planejamento, à custa de níveis crescentes de poluição e degradação ambiental. Os problemas ambientais, de nível mundial e também a nível local, são muitas vezes enraizados nas atividades urbanas e na crescente pressão sobre os recursos naturais (LAFORTEZZA et al., 2009, pag.97). A qualidade ambiental é limitada devido ao crescente aumento do tráfego de veículos, da poluição sonora, da poluição atmosférica e ainda do excesso de áreas construídas e pavimentadas, que contribuem significativamente para o superaquecimento dos ambientes como um todo. Faria et al. (2003, p. 103) observam que as decisões arquitetônicas tomadas no início do projeto, como orientação dos ambientes e das aberturas são muito importantes e decisivas para o sucesso de um projeto eficiente, do que as medidas corretivas, como o uso de isolantes térmicos.

48 28 Segundo Maragno (2000, p. 9) com os edifícios de estrutura leve com pouca inércia térmica e grande superfície envidraçada proporcionadas pela modernidade será premente a utilização de algum sistema de proteção. O brise-soleil constitui-se em um elemento que pode atender à diversas finalidades em relação à eficiência ambiental, como à proteção solar, à captação da ventilação, além de dar privacidade visual, refletir e distribuir a luz natural no interior do ambiente. No entanto, suas características constitutivas podem comprometer as condições lumínicas e visuais enquanto protegem da insolação. A radiação solar é a principal fonte de energia do planeta, no que respeita o fornecimento de calor e de luz. É, portanto, de extrema importância o seu estudo e incorporação na arquitetura das edificações. Os fatores luz e calor podem ser maximizados ou reduzidos, na sua interação com o edifício, sendo um erro tradicionalmente recorrente, o foco em apenas um deles. Isto é, há uma concentração apenas na vertente do calor, ou apenas na vertente da luminosidade, sendo a outra deixada para segundo plano, para ser solucionada recorrendo a sistemas artificiais. (VIEIRA, 2008, p. 23). A invenção do condicionamento artificial e da lâmpada elétrica possibilitou o surgimento de uma arquitetura desvinculada do clima local, aumentando excessivamente o aumento da energia elétrica nas edificações. (MIANA, 2005, p. 20). O brise soleil é um sistema natural de controle ambiental, que interfere no comportamento energético e na qualidade termo-lumínica dos edifícios. O dispositivo de sombreamento se caracteriza como elemento arquitetônico e desta forma pode ser analisado com certa independência em relação ao restante do edifício. Apresenta identidade construtiva própria, desempenhando algumas vezes papel auto-suficiente no controle solar. Porém, sua eficiência será maior se desempenhar a tarefa de maneira integrada. Lamberts et al. (2007, p. 56) afirmam que o tipo de brise e suas dimensões são função da eficiência desejada. Portanto, um brise será considerado eficiente quando impedir a entrada de raios solares no período desejado. A partir do século XIV com a difusão do uso de vidros nas janelas, surgem novas possibilidades construtivas, a passagem da luz permitida pela transparência do material e a integração com o exterior. Paralelamente a isso, questões sobre proteção

49 29 solar são abordadas, pois o efeito estufa produzido pelas aberturas envidraçadas podem ser desejado nos climas frios, mas traz desconforto nos climas quentes. A utilização de fachadas feitas exclusivamente por vidro, nem sempre é uma boa solução, ainda mais em um clima como o nosso, pois pode surgir um efeito estufa que seria terrivelmente indesejável em muitos ambientes. (MASCARÓ, 1983, p. 160). Considera-se o brise soleil como eficiente quando ele permite a captação e proteção dos raios solares visando iluminar naturalmente os ambientes e evitando os ganhos excessivos de calor. Podendo ser utilizado nas mais variadas formas e combinações, dependendo da orientação da fachada e das horas em que se deseja a proteção. É de suma importância a sua utilização nos países de clima tropical com a finalidade de proteger passivamente dos raios solares. Segundo Costa (1982, p. 222) a melhor proteção contra a insolação sobre as superfícies transparentes é o sombreamento destas por meio de vegetação ou uso de para-sóis verticais no leste e no oeste, e horizontais no norte. Para o autor, outras soluções, como o uso de cortinas, persianas internas, vidros pouco transparentes ou mesmo vidros reflexivos, são de pouca eficácia. O brise soleil assume seu papel de controlador ambiental quando proporciona condições confortáveis no interior dos edifícios com mínimo gasto de energia, utilizando apenas de disposições arquitetônicas. Mascaró (1985) destaca o uso do brise como um dos elementos passivos da arquitetura bioclimática utilizado para racionalizar o uso de energia nas edificações. O brise soleil é um componente de controle ambiental, que atua na climatização natural e na iluminação natural. Sua eficiência quanto à climatização natural é determinada não somente pelo controle solar, mas também por permitir a ventilação dos espaços interiores e a visão do exterior. Quanto ao sistema de iluminação natural, o brise é considerado eficiente quando cria uma iluminação difusa no ambiente, controlando a passagem da luz e evitando o ofuscamento. Lamberts et al. (1997, p. 71) afirmam que a opção por uma proteção externa pode ser a mais adequada se houver um dimensionamento que garanta a redução da incidência da radiação solar, quando necessária, sem interferir na luz natural.

50 30 Salienta ainda que as proteções externas também interferem na definição da fachada arquitetônica, podendo ser pensadas como elemento compositivo da fachada. O brise permite minimizar o ganho de carga témica, otimizando o desempenho térmico da edificação, além de atuar no desempenho térmico, os dispositivos de proteção solar favorecem a boa distribuição da luz natural dentro do ambiente, controlando a penetração da radiação solar direta e o excesso de luz natural difusa, contribuindo também para o conforto luminoso. (MIANA, 2005, p. 16). O brise móvel é na maioria das vezes mais eficiente que o fixo, pois permite um maior controle da radiação solar incidente. Porém pode haver o comprometimento da eficiência deste dispositivo quando não é bem utilizado pelo usuário. Toledo (2003, p. 912) conclui que o efeito da orientação é bastante significativo na composição da carga térmica do edifício, podendo implicar num aumento de até 13,58% no consumo total; e que o efeito do sombreamento sempre promove a redução das cargas térmicas provenientes das aberturas, sendo mais eficiente nas paredes norte e sul que nas demais. Castanheira et al. (2003) afirmam que os valores da intensidade de radiação solar incidente nas fachadas podem ocasionar condições de desconforto térmico aos ocupantes das edificações, bem como incrementar gastos energéticos com sistemas artificiais de condicionamento térmico. Atenta-se que o uso de protetor solar e a ventilação são estratégias bioclimáticas sugeridas para climas quentes e úmidos, porém é importante que o protetor solar não interfira no fluxo de ventilação. Segundo Bittencourt et al. (1995, p. 383) as simulações computacionais sugerem que para uma mesma máscara de sombra, protetores mais próximos e menos profundos produzem um padrão de ventilação natural mais eficiente que aqueles mais afastados e mais profundos. Os espaçamentos da ordem de 0,75m induzem os protetores a funcionarem como anteparos difusores de luz indireta para os ambientes, diminuindo o contraste de luminosidade entre as aberturas e o fundo da sala. (BITTENCOURT et al., 1999).

51 31 (...) o brise deve permitir a entrada do vento no interior da edificação, assim como sua circulação pela fachada, a fim de resfriar a superfície vertical por convecção e reduzir as temperaturas superficiais. (SILVA, 2007, p. 25) A interferência da cor no desempenho do brise existe. (BASSO; ARGOUT, 1997, p. 318). Os autores afirmam que conforme o desenho do quebra-sol esta interferência poderá ser maior ou menor, dependendo da possibilidade de múltiplas reflexões entre os elementos do quebra-sol quando a cor é clara. Complementam ainda que, quanto mais o dispositivo assemelhar-se a uma lâmina única horizontal posicionada sobre a abertura, menor será a interferência na iluminação natural, mesmo quando é utilizada a cor escura. A iluminação natural adequada favorece uma maior produtividade dos usuários em ambientes de trabalho ou estudo e contribui para a redução da energia elétrica. Bittencourt et al. (1999) afirmam que o espaçamento entre as lâminas dos protetores solares influencia a intensidade e distribuição da luz natural no interior do ambiente. Salienta ainda que, quando combinados com refletâncias claras proporcionam acréscimos de ate 30% nos níveis de iluminância, em comparação com os pintados em cores escuras. Frota (2004, p. 164) sugere para se obter maior eficiência: - seja guardada uma certa distância entre o sistema de sombreamento e o corpo da edificação (pelo menos 30cm), o que amenizará o efeito da radiação do infravermelho longo e também proporcionará a ventilação deste espaço; quanto menor o contato do brise soleil com o corpo do edifício, menor será o calor transmitido por condução; - tenha acabamento superficial externo, na face exposta ao sol, de cor clara, para evitar maior sobreaquecimento desta superfície, isto é interessante não só para o próprio edifício, mas também para seu entorno. - se o material do quebra-sol for isolante térmico, o desempenho do sistema de proteção será melhor, posto que menos calor chegará a face voltada para o edifício, resultando em temperatura superficial menor. - se essa face tiver acabamento superficial de baixa emissividade térmica superfícies metálicas de alto brilho, mesmo aquecidas, emitem pouca radiação térmica menos calor será emitido para a superfície externa do corpo da edificação. Para Neto (1995, p. 60) a escolha do tipo e as dimensões de um protetor solar serão feitas de acordo com a eficiência desejada. Um protetor solar será eficaz

52 32 quando for capaz de proteger uma janela, num período previamente escolhido, da irradiação solar indesejável. Segundo o autor, para o dimensionamento dos protetores solares aplica-se um método gráfico denominado traçado de máscaras, sendo necessário analisar o ângulo de incidência solar num determinado período CONFORTO LUMÍNICO Segundo Braga et al.(2005, p. 56) uma saída para a crise de energia é a conservação. Isso significa desenvolver meios de utilizar mais eficientemente as fontes hoje disponíveis. Os autores salientam que os benefícios da conservação são enormes, prolongam o uso das fontes finitas e, principalmente, minimizam os impactos ambientais decorrentes da geração de energia. A função da iluminação é tornar o ambiente visível e adequado, permitindo a execução de tarefas necessárias com conforto visual. Este conforto é conseguido com a luz, parte visível do espectro electromagnético, com comprimento de onda entre os 380 a 780 nm. A luz pode ser fornecida de forma natural (luz solar), de forma artificial (lâmpadas) ou através da combinação de ambas. Porém, a melhor opção é o aproveitamento da luz natural, pois promove a diminuição do consumo de energia elétrica e de outros combustíveis para iluminação do ambiente. A iluminação natural pode ser um fator essencial para a eficiência energética dos edifícios. É certo que a iluminação natural, devido à sua aleatoriedade e inexistência durante a noite, não pode satisfazer todas as necessidades de iluminação, mas nos períodos que está disponível pode reduzir substancialmente os consumos energéticos subjacentes à iluminação artificial. (WEST, 2001 apud SILVA, 2006, p. 64) 3. Mascaró (1983, p. 35) define a luz natural como a luz proveniente do sol, seja em forma direta, através dos raios solares, ou indireta devido à reflexão da atmosfera 3 West, S.: Improving the sustainable development of building stock by the implementation of energy efficient, climate control technologies. Energy and Environment 35: , 2001, apud SILVA, P. C. P. Análise do comportamento térmico de construções não convencionais através de simulação em Visual DOE. Portugal, f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade do Minho.

53 33 com ou sem nuvens (luz difusa), da vegetação, dos edifícios ou outros objetos existentes na superfície da terra (luz refletida). A iluminância natural é uma medida do fluxo fotométrico por unidade de área, consistindo numa grandeza física que fornece informações sobre o fluxo de energia eletromagnética na faixa espectral do visível. Contudo, o olho humano não é igualmente sensível a todos os comprimentos de onda da radiação visível, de maneira que essa sensibilidade é levada em conta na curva de resposta de um medidor de iluminância. Desta forma, a iluminância, medida em Lux (lúmens por m²), representa a curva de resposta do olho humano à radiação solar incidente. (SANTOS, 2008, P. 18). A iluminação artificial é obtida pela utilização de lâmpadas, que devem ser escolhidas em função do tipo de requerimentos e espaços, e de forma a promover a eficiência energética. Por isso, é necessário considerar a energia consumida na iluminação, a potência dos equipamentos, assim como o tempo de utilização. O combate ao desperdício de energia elétrica visa desenvolver uma nova cultura, com a conscientização das pessoas sobre as necessidades de preservação dos recursos naturais, porém, para que isso aconteça é necessária a utilização de equipamentos e processos de produção mais eficientes Grandezas fotométricas Fluxo Luminoso O Fluxo Luminoso é a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de comprimento de onda mencionados (380 e 780 nm). O fluxo luminoso é a quantidade de luz emitida por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de funcionamento. (VIANA; GONÇALVES, 2001) Eficiência Luminosa Uma fonte de luz ideal seria aquela que converteria toda sua potência de entrada (W) em luz (lm). Infelizmente, qualquer fonte de luz converte parte da potência em radiação infravermelho ou ultravioleta. A habilidade da fonte de converter potência em luz é chamada de eficiência luminosa. (PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 10).

54 Eficiência Energética As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes Fluxos Luminosos que elas irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem. Para poder compará-las, é necessário que se saiba quantos lúmens são gerados por watt absorvido. A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência sem prévio aviso a (antigo Rendimento Luminoso ). (VIANA; GONÇALVES, 2001) Luminância A luminância é um dos conceitos mais abstratos que luminotécnica apresenta. Pois, é através da luminância que o homem enxerga. Considera-se luminância ao efeito de luminosidade, que produz uma superfície, na retina do olho, tanto procedente de uma fonte primária como de uma fonte secundária ou superfície que reflita a luz. (VIANA; GONÇALVES, 2001). A percepção da luz é realmente a percepção de diferenças de luminâncias. A luminância de uma superfície iluminada é a razão entre a intensidade luminosa de uma fonte de luz, em uma direção e a superfície da fonte projetada segundo esta direção. A Figura 5 apresenta o esquema explicativo do conceito de luminância. FIGURA 5 Luminância Fonte: Desta forma, a luminância é a luz refletida, visível, enquanto que a iluminância é a luz incidente, não visível. Uma mesma iluminância pode dar origem à luminâncias diferentes devido ao coeficiente de reflexão, que é a relação entre o

55 35 fluxo luminoso refletido e o fluxo luminoso incidente em uma superfície. Desta forma, os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, pois o coeficiente de reflexão varia de acordo com a cor e a textura. Por ser uma grandeza quantitativa que se insere perfeitamente num conjunto de dados, a luminância pode ser analisada qualitativamente num sistema ou equipamento de iluminação, sendo desta forma influenciada pela posição do observador, como mostra a Figura 6. A N r β FIGURA 6 Luminância de uma superfície Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p.15 Conforme Pereira; Souza (2004, p. 16) o olho humano detecta luminâncias da ordem de um milionésimo de cd/m² até um limite superior de um milhão de cd/m², a partir do qual a retina é danificada. O ofuscamento é o impedimento da visão que ocorre a partir de cd/m². A luminância independe da distância entre o observador e a superfície fonte de luz. À medida que o observador se aproxima, a área vista por ele diminui, mantendo constante a luminância da superfície, conforme Figura 7. FIGURA 7 Luminância Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p.16

56 Contrastes Pereira; Souza (2004, p. 31) definem o contraste como a diferença entre a luminância (brilho) de um objeto e a luminância do entorno imediato deste objeto. Ou seja, é a determinação da diferença em aparência de duas partes do campo visual. Os mesmos autores afirmam que a luminância de uma superfície varia com o ângulo de incidência da luz e o ângulo de observação. Quando estes ângulos forem semelhantes o contraste será mínimo e o reflexo da luz incidente pode se tomar um problema, reduzindo a visibilidade de elementos contidos no objeto central de visão. O contraste depende da iluminação e das características de reflexão dos elementos envolvidos NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA Iluminância (Nível de Iluminamento) A Iluminância indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada a certa distância desta fonte. (VIANA; GONÇALVES, 2001). Em resumo, é a medida da quantidade de luz incidente numa superfície por unidade de área, ou também a relação entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância. Sua unidade no sistema internacional é lumen/m² ou Lux. A Iluminância ainda pode ser definida como uma densidade de luz necessária para uma determinada tarefa visual. Na prática, é a quantidade de luz dentro de um ambiente, e pode ser medida com ao auxílio de um luxímetro. Como o fluxo luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos os pontos da área em questão. Para afirmar se determinada área está dentro dos limites de iluminância necessários estabelecidos para a função a ser executada, considera-se a iluminância média dentre vários pontos desta determinada área. Na Figura 8 a fonte de luz possui uma intensidade luminosa I de 1 candela [cd], ou 1 lm/sr. O fluxo luminoso se propaga sob um ângulo de 1 esterradiano [sr]. Este fluxo luminoso produzirá em uma superfície de 1 m 2 que está afastada da fonte de 1 m, a iluminância de 1 lux [lx]. (PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 14).

57 37 1 cd 1 sr 1 m 1 m 2 1 lux = 1 lm/m 2 FIGURA 8 - Iluminância Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 14 Quanto mais distante da fonte luminosa, o fluxo luminoso se expande cada vez mais, tornando-se menos denso. Além da distância entre a fonte e a superfície, outro fator que influência no valor da iluminância é o ângulo entre o feixe luminoso e o vetor normal a superfície. Quando o fluxo luminoso é paralelo ao vetor normal a superfície, tem-se a iluminância máxima. Em situações em que o fluxo luminoso é perpendicular ao vetor normal a superfície a iluminância será nula. Para posições intermediárias, a iluminância varia de 0 ao valor máximo. (PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 15). A Figura 9 apresenta as variações da iluminância em função do ângulo de incidência. N r N r N r E máx E = 0 E θ φ FIGURA 9 Variações da iluminância em função do ângulo de incidência Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 15

58 Determinação e Incremento dos Níveis de Iluminância O olho humano tem grande capacidade de adaptação às condições de iluminação existentes. (PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 29). É nossa reação fisiológica que determina se o nível de iluminação está ou não adequado, através do maior ou menor esforço para ver, e do maior e menor cansaço que sentimos. A acuidade visual depende do nível de iluminação e é determinada pela relação de luminância entre as tarefas e seu entorno. Segundo Viana; Gonçalves (2001) os fatores que devem ser considerados para determinação do nível de iluminação para tarefas visuais são: 1 O tamanho dos detalhes críticos dessas tarefas; 2 a distância que esses detalhes são vistos; 3 A luminância das tarefas (função do fator de reflexão); 4 os contrastes entre tarefas/entornos; 5 a velocidade com que essas tarefas devem ser desenvolvidas; 6 O grau de precisão exigida nas suas realizações; 7 Idade de quem realiza Incremento do Nível da Iluminância Para Viana; Gonçalves (2001) o nível ótimo de iluminância para a visão do homem não é necessariamente o mais alto nível que possa ser alcançado, mas sim aquele que possibilita a melhor visão, um reconhecimento rápido e fácil da mensagem sem causar cansaço visual. Alguns fatores podem limitar o aumento do nível de iluminância, como por exemplo, o aumento do consumo de energia, o custo inicial de instalação e o custo de manutenção. O limite quantitativo para iluminância, a partir do qual qualquer aumento não traz nenhuma melhora para a acuidade visual é por volta de lux, considerado como ponto de saturação. (VIANA; GONÇALVES, 2001) Níveis mínimos de iluminância No Brasil a norma NBR 5413 Iluminância de interiores da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), em vigor a partir de abril de 1992, tem

59 39 como objetivo estabelecer valores de iluminância média mínima para iluminação em interiores, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras. Estabelece como condições gerais: a) A iluminância deve ser medida no campo de trabalho. Quando este não for definido, entende-se o nível do referente a um plano horizontal a 0,75m do piso; b) No caso em que seja necessária uma elevada iluminância em limitado campo de trabalho, pode-se usar iluminação suplementar; c) A iluminação no restante do ambiente não deve ser inferior a 1/10 do valor adotado para o campo de trabalho, mesmo que haja recomendação menor; d) Recomenda-se que a iluminância em qualquer ponto do campo de trabalho não seja inferior a 70% da iluminância média determinada segundo a NBR 5382 Verificação da iluminância de interiores Métodos de ensaio O CONFORTO AMBIENTAL NO AMBIENTE DE ENSINO A escola é um segmento da sociedade que deve estar comprometida em preparar pessoas para atuarem no desenvolvimento intelectual e moral do mundo. Em outras palavras, a escola forma seres humanos, propiciando a aquisição de conhecimento, habilidades, além de modelar comportamento e atitudes necessárias para viver em sociedade. É fato que, o conforto ambiental influencia no desenvolvimento educacional do estudante, ou seja, escolas que não oferecem perfeitas condições do ambiente construído tais como, iluminação adequada, boa acústica, ambiente termicamente confortável, com cores agradáveis e segurança, proporcionam baixo nível de aprendizagem. O conforto ambiental relacionado à arquitetura e ambiente construído engloba o conforto térmico, visual, acústico e ergonômico, quanto melhor as condições de conforto ambiental nos ambientes escolares, melhor o desempenho dos ocupantes. Percebe-se que a pouca preocupação com o desempenho térmico no ambiente escolar reflete negativamente no processo educativo dos alunos que, devido às reações fisiológicas causadas pelo desconforto, tem a qualidade do ensino afetada

60 40 pela inadequação dos ambientes em relação ao clima local com elevadas temperaturas. Segundo Nogueira et al. (2005, p. 38): (...) estas escolas colocam em comprometimento o ensino-aprendizagem, a saúde física e psicológica provocando um aumento excessivo do consumo de energia elétrica para condicionar ambientes, e a deterioração de materiais devido a problemas de condensação e ventilação insuficiente. Os autores salientam que, a maioria das edificações escolares públicas apresenta partidos arquitetônicos e sistemas construtivos de certa forma padronizados, moldados à mesma maneira em todo o país, sendo o mesmo projeto construído diversas vezes, com diferentes implantações, sem levar em conta as características da área e do clima. O desenvolvimento tecnológico permite condicionar a edificação à custa de onerosas faturas de energia elétrica além de contribuir com o prejuízo ambiental. Por isso, é preciso considerar os sistemas construtivos, os aspectos físicos, o conforto ambiental e os materiais empregados na construção da edificação, a fim de condicionar naturalmente o ambiente ou mesmo diminuir a necessidade de energia elétrica. Todavia, fabricar o clima, isto é, criar condições artificiais para produzir conforto ambiental é tecnicamente trivial, mas a energia que será consumida tornará a edificação um espaço doente com problemas nos condicionantes bioclimáticos tais como, vegetação, ar ventilação, iluminação, etc. ((NOGUEIRA; NOGUEIRA, 2003, p. 104). Além da edificação em si, o ambiente escolar, também é formado pelo espaço que o circunda, espaços abertos, cobertos ou descobertos, onde podem ser desenvolvidas atividades extraclasses ou mesmo momentos de lazer e convivência. A importância destes ambientes externos está em criar espaços arborizados, contemplativos e agradáveis, com um microclima propício a estimular o convívio. Muitas vezes, os alunos passam o tempo livre em salas de aula ou em laboratórios climatizados, de frente aos computadores. Pois a área de convivência não oferece ambiente atrativo nem confortável, pelo contrário, são ambientes cimentados, sem arborização suficiente, sem cobertura, exposto a maior parte do dia à radiação solar. Diante disso, fica difícil tornar este ambiente um espaço usual.

61 41 A pouca importância dada à disposição da edificação no terreno de forma a aproveitar a iluminação e a ventilação natural, bem como de forma a reduzir problemas acústicos (tendo em vista as características do entorno), acaba por tornar os ambientes quentes (considerando nosso clima), desagradáveis e de pouca produtividade escolar tanto por parte dos alunos, quanto dos educadores. Produtividade esta que, colabora para o comprometimento do ensino-aprendizado, a saúde física e psicológica dos envolvidos. (SANTOS, 2008, p. 28). Deve-se atentar para a localização das aberturas nos ambientes de ensino, de forma a obter iluminação e ventilação naturais adequadas, porém evitando o superaquecimento advindo da radiação solar, evitando interferências na realização das atividades lá desenvolvidas. Recomenda-se a utilização de iluminação artificial apenas como forma de complementar a iluminação natural e melhorar as condições visuais de leitura e outras atividades. A localização da edificação é fundamental para que as perturbações externas, como por exemplo, os ruídos causados pelo tráfego de veículos, som de academias, comércio pesado, zonas industriais, em fim, para que a vizinhança não comprometa acusticamente nas atividades escolares. Azevedo (1995, p. 2) observa que a inserção de instrumentos bioclimáticos de avaliação nas etapas de projeto é recurso eficiente, que deve interagir com os demais requisitos de projeto, a fim de que se possa estabelecer condições de conforto nos ambientes pedagógicos. Segundo a autora alguns requisitos são necessários para a adequação de um ambiente escolar, dentre eles: a) Características do terreno - dimensões, forma e topografia devem oferecer condições adequadas à implantação do edifício escolar; b) Relação do entorno, devendo ser identificados os percursos disponíveis: facilidades de acesso, condições de tráfego, atividades circunvizinhas; c) Análise dos aspectos programático-funcionais como a organização espacial, o dimensionamento dos conjuntos funcionais, a segurança, a adequação ergonômica do mobiliário, acessos e percursos; d) Estudo dos aspectos estético-compositivos que incluem elementos visuais do edifício, como forma de despertar a capacidade de descoberta do usuário.

62 42 Quanto à proteção e sombreamento dos edifícios escolares deve-se preferir à utilização de elementos de proteção fixos, integrados à arquitetura, a fim de evitar problemas resultantes do mau uso dos dispositivos móveis. Na criação projetual faz-se necessário promover uma interação entre o objeto arquitetônico e as condicionantes físico-climáticas. A influência dos fatores climáticos é bastante relevante na qualidade do espaço físico dos ambientes pedagógicos; é fundamental que se estabeleçam características espaciais que não comprometam a dinâmica educacional, atendendo às necessidades dos usuários e assegurando níveis desejáveis de conforto e salubridade suficientes à implementação deste processo. Ambientes mal solucionados termicamente causam desconforto e dificultam a permanência dos ocupantes: o aquecimento do ambiente vai provocar desgaste físico-psicológico, prejudicando a concentração do aluno e contribuindo para a ineficiência na execução das tarefas escolares. (...) A variável conforto ambiental é então, importante critério de avaliação do desempenho da edificação; a seleção de materiais adequados ao clima regional, o padrão construtivo, bem como a localização e tipologia de aberturas que privilegiem a ventilação e iluminação, vão determinar a qualidade do espaço físico construído. (AZEVEDO, 1995, p. 28). As atividades didático-pedagógicas desenvolvidas nas escolas sofrem diretamente a influência das variáveis enérgico-ambientais na qualidade do desenvolvimento do processo do ensino-aprendizagem, principalmente, se ainda efetuar-se a análise da conservação da energia elétrica despendida na iluminação artificial ou na climatização artificial. (PIETROBON, 1999, p. 81). Mueller (2007, p. 5) afirma que as cores ou a falta de pintura nas paredes, a má iluminação, o excesso de frio ou calor, a má ventilação, as trepidações, os ruídos e os ambientes escolares improvisados são condições extremamente prejudiciais para o processo de ensino-aprendizagem. O autor salienta ainda que, a qualidade do ar interno, a iluminação natural, a temperatura e a umidade do ar adequadas juntamente com uma boa acústica são essenciais na aprendizagem, concentração e desenvolvimento da imaginação e da criatividade. Espaços saudáveis e confortáveis contribuem para a satisfação e retenção de alunos e professores no ambiente escolar, já que é necessário que os mesmos permaneçam grande número de horas do dia nele.

63 43 Enfim, o ambiente de ensino além de permitir a interação entre as pessoas deve promover o mínimo de conforto para que se desenvolvam os processos de ensino-aprendizagem de qualidade.

64 44 3. ÁREA DE ESTUDO 3.1. CUIABÁ CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS O município de Cuiabá está localizado nas coordenadas geográficas de de latitude sul e a oeste de Greenwich, em uma altitude de 165m. Situada à margem esquerda do Rio Cuiabá, afluente do Rio Paraguai, Cuiabá possui uma área de 3.224,68 Km², sendo que 251,94 Km² correspondem à área urbana e 2.972,74 Km² à área rural. A capital matogrossense é limitada ao norte pelos municípios de Acorizal, Rosário Oeste e Chapada dos Guimarães, ao sul por Santo Antônio do Leverger e a oeste por Várzea Grande e Acorizal. A região pertence ao Planalto dos Guimarães, Depressão Paraguai, calha do Rio Cuiabá, num clima Tropical quente e sub-úmido (XAVIER et al., 2009). Cuiabá apresenta um clima predominantemente quente, acentuado pelo processo de urbanização contínuo, responsável pelo fenômeno da ilha de calor, caracterizado pela formação de uma determinada região mais quente na cidade, devido ao aumento das áreas impermeabilizadas e diminuição da vegetação (NOGUEIRA et al., 2005, p. 38). O município está localizado na Zona Intertropical, próximo ao Equador, justificativa para as pequenas diferenças existentes entre as estações e a ocorrência de altas temperaturas durante boa parte do ano. Maitelli (1994) afirma que pelo fato do município de Cuiabá localizar-se na porção centro-sul do estado de Mato Grosso a atuação predominante durante a estação seca é do sistema de circulação estável do Anticiclone do Atlântico Sul e também pelo sistema de correntes perturbadas de Sul e Sudoeste do Anticiclone Polar, responsável pelo fenômeno de friagem na região.

65 45 Segundo a mesma autora na estação chuvosa atuam o sistema de correntes perturbadas de Oeste e Noroeste (linhas de instabilidades das Frentes Intertropicais) causando chuvas e temperaturas elevadas. Conforme Sampaio (2006) o clima de Cuiabá é do tipo AW de Koppen (temperaturas elevadas, chuva no verão e seca no inverno), isto é, Tropical semiúmido, com quatro a cinco meses secos e duas estações bem definidas, uma seca (outono-inverno) e uma chuvosa (primavera-verão). Em média ao longo dos anos as mínimas são de 5ºC e as máximas chegam a 41ºC. O índice pluviométrico é caracterizado por diferenças, pois em sua maioria o inverno é bastante seco e o verão muito chuvoso. A média na região é de 1500 mm/ano. Outro fator importante é a influência da continentalidade em Cuiabá, que causa elevadas amplitudes térmicas mensais (diferença entre a temperatura máxima e mínima registrada), sobretudo nos meses de seca, sendo registradas amplitudes de até 15 C nos meses de julho e agosto entre os anos de 1970 a 1992 (MAITELLI, 1994). FIGURA 10 Corte esquemático do mapa físico de Mato Grosso Fonte: Leão, 2007, p. 90 Cuiabá de acordo com a sua localização geográfica está assentada sobre uma topografia suave, com a ocorrência de extensos chapadões à sua borda, caracterizando-a como uma depressão relativa (Figura 10). Estes fatores contribuem para que haja na cidade uma fraca ventilação, dificultando a dispersão dos poluentes, o que pode causar uma maior concentração dos mesmos sobre a cidade (MAITELLI,

66 ). Tal fenômeno é mais intenso durante a estação seca, na qual Maitelli (1994) verificou uma maior periodicidade das situações de estabilidade atmosférica, céu limpo e baixa velocidade do vento. Segundo Instituto Nacional de Meteorologia, INMET (2010) em Cuiabá a direção do vento predominante é N (norte) e NO (noroeste) durante grande parte do ano, e S (sul) no período do inverno. Os Sistemas de Correntes Perturbadas de Oeste se caracterizam pela invasão de ventos de oeste e noroeste, no final da primavera e verão; os Sistemas de Correntes Perturbadas de Norte acarretam chuvas no verão e os Sistemas de Correntes Perturbadas de Sul são representados pela invasão do anticiclone polar. A Figura 11 mostra a direção dos ventos dominantes no município de Cuiabá. FIGURA 11 Mapa urbano de Cuiabá e direção do vento dominante Fonte: Leão, 2007, p. 91

67 UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO UFMT A Universidade Federal de Mato Grosso (Figura 12), campus de Cuiabá, foi fundada em 13 de dezembro de 1970, possui uma área de 74 hectares delimitada pelas avenidas Fernando Correa da Costa e Arquimedes Pereira Lima, avenidas com intenso tráfego de automóveis, pois ligam o centro da cidade à região do Coxipó. Segundo o primeiro manual de Informações Estatísticas da UFMT realizado em 1980, o campus da UFMT contava com apenas 2.890,00 m² de área construída no ano de 1969, passando para ,00 m² em Atualmente o campus de Cuiabá abriga uma área construída de ,60 m² incluindo pista/campo de futebol e parque aquático, distribuída nos 74 ha do campus (CAMPOS NETO, 2007). FIGURA 12 Campus da Universidade Federal de Mato Grosso Fonte: Arquivo próprio 3.3. FACULDADE DE ENFERMAGEM FAEN A Faculdade de Enfermagem FAEN, objeto de estudo desta pesquisa, localiza-se na Universidade Federal de Mato Grosso campus de Cuiabá, localizado na latitude sul e na longitude oeste, na região leste do município de Cuiabá.

68 48 Inaugurada em outubro de 2008, a edificação é composta por cinco salas de aula, centro acadêmico, sanitários, cantina, área de convivência, secretarias, salas de professores, diretoria, coordenação, sala de reunião, almoxarifado e copa. A Faculdade desenvolve atividades administrativas e de ensino teórico do curso de enfermagem, enquanto que as práticas são desenvolvidas no Hospital Universitário Júlio Muller. As aulas são ministradas nos períodos matutino e vespertino, das 07h e 30min às 17h e 30min. A Figura 13 mostra a localização da edificação estudada no campus universitário de Cuiabá. FIGURA 13 Localização da FAEN no campus da UFMT Fonte: GOOGLE EARTH, acessado em 15 de julho de 2010;

69 49 A edificação foi escolhida pela representatividade e pela repetição da tipologia utilizada na maioria das edificações dos campi da UFMT nos últimos anos, além de possuir brises soleils como dispositivo de proteção solar. Observa-se que as edificações da UFMT têm seguido um padrão quanto aos materiais empregados e em relação ao partido arquitetônico adotado Nota-se que a edificação possui três setores: setor de convivência, setor administrativo e setor de salas de aula, conforme Figura 14. Estes setores diferem quanto ao tipo de materiais empregados nos forros e coberturas e tipos de brises soleils utilizados. O setor administrativo possui seu forro em laje de concreto e brises metálicos verticais, o setor de salas de aula possui forro de gesso acartonado e brises metálicos horizontais e o setor de convivência não possui forro nem brises. FIGURA 14 Setorização da edificação em estudo Para caracterizar a Faculdade de Enfermagem foram escolhidos três ambientes distintos em relação à orientação da fachada, as dimensões de esquadrias, os tipos dos dispositivos de proteção solar e os materiais construtivos utilizados no teto e cobertura, já que os materiais utilizados nas paredes são iguais para todos os ambientes.

70 50 Observa-se na Tabela 1 a caracterização construtiva da Faculdade de Enfermagem FAEN. TABELA 1 Características construtivas da Faculdade de Enfermagem FAEN ESPECIFICAÇÃO Paredes externas Paredes internas Cobertura Forro Janelas Portas internas SALA DE AULA Alvenaria em tijolos de oito furos revestida com argamassa, pintada na cor branca. Espessura de 15cm e 25cm. Alvenaria em tijolos de oito furos revestida com argamassa, pintada na cor branca. Espessura de 15cm e 25cm. Telha de fibrocimento. Espessura de 6mm. Forro de gesso acartonado. Espessura de...mm. 04 unidades: dimensões de 1,20 x 1,70m. Material: ferro com vidro liso. Tipo: basculante. 01 unidade: dimensões de 1,00 x 2,10m. Material: madeira, tipo: de abrir SALA DE REUNIÃO Alvenaria em tijolos de oito furos revestida com argamassa, pintada na cor branca. Espessura de 15cm. Alvenaria em tijolos de oito furos revestida com argamassa, pintada na cor branca. Espessura de 15cm. Telha de fibrocimento. Espessura de 6mm Laje pré-moldada. Espessura de 15cm. 04 unidades: dimensões de 1,00 x 1,50m. Tipo metálica, ferro com vidro liso. 01 unidade: dimensões de 0,80 x 2,10m. Material: madeira, tipo: de abrir ÁREA DE CONVIVÊNCIA Alvenaria em tijolos de oito furos revestida com argamassa, pintada na cor branca. Espessura de 25cm. Alvenaria em tijolos de oito furos revestida com argamassa, pintada na cor branca. Espessura de 15cm. Telha metálica. Espessura de 6mm Sem forro. Janela alta com vidro fixo. 04 unidade: dimensões de 3,20 x 2,10. Material: ferro com vidro liso, tipo: de correr. Portas externas Não possui. Não possui. 01 unidade: dimensões de 3,20 x 2,10. Material: ferro com vidro liso, tipo: de correr. Piso Granilite. Granilite. Granilite. Brises fixos, Brises verticais horizontais metálicos metálicos pintados na pintados na cor cor amarela. amarela. Brises soleils Brises fixos Não possui. Brises fixos horizontais e verticais horizontais e verticais de concreto pintados de concreto pintados na cor branca. na cor marfim.

71 51 Quanto à caracterização do entorno da edificação observa-se na Figura 15 que, a edificação está próxima da avenida principal do campus que e é asfaltada, sendo que o canteiro central possui superfície gramada, tendo as palmeiras como vegetação principal ao longo da avenida. A superfície de entorno da FAEN não é pavimentada, possui uma faixa de grama próximo a calçada ao redor do prédio. Existem algumas árvores no entorno da edificação, porém as árvores localizadas na calçada da avenida estão em um nível inferior ao nível da edificação além de estarem muito afastadas da mesma, não proporcionando o sombreamento necessário na fachada sudoeste. As árvores localizadas próximas a fachada nordeste proporcionam sombreamento nas salas de aula no período da manhã, existem ainda árvores ao longo da fachada sudeste, entre a edificação e o estacionamento, que possui pavimento alfáltico e está localizado ao lado da área de convivência da edificação. Nota-se que a fachada noroeste, orientação mais desfavorável em relação à incidência solar direta, não possui sombreamento por arborização. FAEN FIGURA 15 Entorno da edificação

72 Caracterização da sala de aula A sala de aula escolhida para a coleta de dados está localizada na extremidade norte da edificação, a parede externa com orientação nordeste é em alvenaria com tijolos de 8 furos revestida com argamassa e pintada na cor marfim, com espessura de 15cm, no entanto, a outra parede externa com orientação noroeste tem espessura de 25cm, portanto, esta sala de aula está em posição desfavorável em relação à insolação, conforme mostrado na Figura 16. FIGURA 16 Layout da sala de aula A cobertura é em telha de fibrocimento de 6mm de espessura e o forro é de gesso acartonado, possui piso em granilite, janelas de ferro com vidro liso e porta de madeira.

73 53 O ambiente possui área construída de 52,56m², suas dimensões são de 7,25 x 7,25m, portando possui forma quadrada, com altura de pé-direito igual a 3,60m. As janelas estão localizadas na fachada nordeste e possuem brises horizontais metálicos na cor amarela. A Figura 17 e a Figura 18 apresentam as vistas externa e interna da sala de aula analisada. FIGURA 17 Vista externa da sala de aula FIGURA 18 Vista interna da sala de aula Caracterização da sala de reunião A sala de reunião analisada está localizada na orientação sudoeste da edificação, conforme mostrado na Figura 19. As paredes internas e externas são em alvenaria com tijolos de 8 furos revestida com argamassa e pintada na cor branca, com espessura de 15cm. A cobertura é em telha de fibrocimento de 6mm de espessura, possui forro em laje de concreto, piso em granilite, janelas de ferro com vidro liso e porta de madeira. Possui área construída de 35,65m², com forma retangular suas dimensões são de 4,85 x 7,35m e altura de pé-direito igual a 3,30m. As janelas estão localizadas na fachada sudoeste e possuem brises soleils verticais metálicos na cor amarela.

74 54 FIGURA 19 Layout da sala de reunião A Figura 20 e a Figura 21 apresentam as vistas externa e interna da sala de reunião analisada. FIGURA 20 Vista externa da sala de reunião FIGURA 21 Vista interna da sala de reunião

75 Caracterização da área de convivência A área de convivência monitorada está localizada na orientação sudeste da edificação, conforme mostrado na Figura 22. As paredes são em alvenaria com tijolos de 8 furos revestida com argamassa e pintada na cor branca, sendo as paredes internas com espessura de 15 cm e as externas com 25 cm. As portas internas e externas são de ferro com vidro liso e as esquadrias altas são em vidro fixo. FIGURA 22 Layout da área de convivência Este ambiente é aberto na sua extremidade sudeste, possui área construída de 217,47m², com forma retangular suas dimensões são de 12,20 x 14,62m. O teto é inclinado, sendo a menor altura de pé-direito igual a 5,00 m e a maior de 7,15 m. A Figura 23 e a Figura 24 apresentam as vistas externa e interna da área de convivência analisada.

76 56 FIGURA 23 Vista externa da área de convivência FIGURA 24 Vista interna da área de convivência

77 57 4. MATERIAIS E MÉTODOS O objeto de estudo trata-se da Faculdade de Enfermagem FAEN, neste capítulo serão apresentados os materiais e métodos utilizados para analisar o desempenho termo-lumínico da edificação que possui brises soleils como dispositivos de proteção solar ESCOLHA DO LOCAL DE PESQUISA A metodologia aplicada para a realização desta pesquisa caracterizou-se primeiramente pela escolha da edificação que possuísse brises soleils e que ao mesmo tempo representasse o partido arquitetônico adotado ultimamente no campus da UFMT. Foi realizado o levantamento dos edifícios que possuem brises soleils como dispositivo de proteção solar dentro do campus. A Figura 25 e a Figura 26 apresentam alguns exemplos de edifícios localizados no campus que possuem estes dispositivos. FIGURA 25 Faculdade de Computação FIGURA 26 Instituto de Ciências Humanas e Sociais

78 58 A escolha baseou-se no fato da Faculdade de Enfermagem possuir protetores solares de tamanhos, formatos e orientação distintos e pela sua representatividade e repetição da tipologia adotada nas edificações do campus. Definida a edificação a ser investigada realizaram-se registros iconográficos e coleta de informações gráficas como plantas, cortes e elevações da edificação e dos brises soleils. Levantamentos realizados in loco verificaram as áreas, orientação em relação ao sol e caracterização dos edifícios quanto aos materiais construtivos empregados na cobertura, paredes, piso e dos brises soleils CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA INTERNO E EXTERNO E ANÁLISE DO DESEMPENHO TERMO- LUMÍNICO Procedimentos para coleta de dados A coleta de dados foi realizada em três ambientes da Faculdade de Enfermagem, localizada no campus da Universidade Federal de Mato Grosso. Os ambientes estudados foram: sala de aula, sala de reunião e área de convivência. Os dados foram coletados de forma direta e simultânea nos três ambientes da edificação e na área externa, e registrados manualmente a cada hora no período das 07h e 30min às 17h e 30min, horário de funcionamento das atividades na edificação, em cada período de medição correspondente as três estações do ano analisadas: verão, outono e inverno. Os aparelhos eram instalados e aclimatados meia hora antes do início das medições e desinstalados ao final de cada dia. A sala de aula e a sala de reunião foram medidas ora climatizadas ora não climatizadas, conforme o uso dos condicionadores de ar pelos ocupantes. Já a área de convivência não possui condicionamento artificial de ar. Foi elaborado o relatório de ocorrências climatológicas, com registros das ocorrências de precipitações, seus respectivos horários e eventuais fenômenos meteorológicos que pudessem influenciar no desempenho térmico da edificação.

79 59 Os ambientes foram monitorados durante 15 dias consecutivos de cada estação do ano analisada, exceto na estação do verão, onde o período de coleta totalizou 12 dias em virtude da ocorrência do Concurso Público do Estado no estabelecimento. Houve coleta de dados no período compreendido entre 23 de fevereiro a 06 de março (verão), 18 de maio a 01 de junho (outono), 21 de junho a 05 de julho (inverno), do ano de 2010, conforme quadro a seguir. QUADRO 1 Período de coletas de dados Ordem Estação do ano Período de coleta 1ª Medição Verão 23/02/2010 à 06/03/2010 2ª Medição Outono 18/05/2010 à 01/06/2010 3ª Medição Inverno 21/06/2010 à 05/07/2010 Para a análise do desempenho térmico foi necessário medir variáveis climáticas capazes de caracterizar o microclima interno e externo da edificação estudada, sendo levantados os seguintes parâmetros ambientais: temperatura do ar, temperatura radiante média, umidade relativa do ar e ventilação. Foram coletados dados para verificar o desempenho térmico, provenientes de todos os períodos de medição. A cada hora eram coletados 24 dados nos ambientes internos e na área externa, totalizando 282 registros por dia. Para cada estação do ano durante os 15 dias de medição realizou-se leituras, exceto na estação do verão que resultou em leituras, pois o período de medição foi de 12 dias. As medições foram realizadas com os seguintes equipamentos: abrigo termométrico com psicrômetro, termômetro de globo digital, termo-higroanemômetro digital, datalloger termo-higrômetro e luxímetro digital (para verificar o desempenho lumínico).

80 Equipamentos utilizados na coleta de dados Termômetro de Globo Digital Para medir as temperaturas internas foram utilizados dois termômetros digitais de globo modelo TGD-100, COD (Figura 29), e um termômetro de globo modelo TGD-50 (Figura 27 e Figura 28), ambos da marca INSTRUTHERM. Através destes equipamentos obtiveram-se dados de temperatura de bulbo seco (TBS), temperatura de bulbo úmido (TBU) e temperatura de globo (TG). FIGURA 27 Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-50, da marca Instrutherm FIGURA 28 Receptor digital do termômetro de globo, tipo PT:100 FIGURA 29 Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-100, da marca Instrutherm

81 61 O globo é constituído de uma esfera de cobre com diâmetro de 6" (152,4mm), com haste central, o bulbo úmido é composto de uma haste com copo de 100ml e cordão de pano, o bulbo seco possui uma haste para temperatura ambiente. As hastes tem diâmetro de 4mm x 150mm de comprimento e são construídas em Pt-100 classe A. O aparelho possui temperatura de operação de 0 a 100 ºC. Tendo em vista as especificações da norma ISO-7726 (1996), foi definida também a altura para coleta de dados a partir do termômetro de globo digital à 1,10m Abrigo Termométrico com Psicrômetro Para caracterização do microclima próximo às edificações, foi instalado um psicrômetro protegido por um abrigo termométrico conforme mostra a Figura 30 e a Figura 31. O equipamento registra a temperatura do clima externo a cada hora de medição interna do ambiente analisado. Através da leitura feita neste equipamento são coletadas informações sobre temperaturas de bulbo seco (TBS) e temperaturas de bulbo úmido (TBU). FIGURA 30 Abrigo termométrico com psicrômetro FIGURA 31 Psicrômetro

82 Termo-higro-anemômetro Digital Este equipamento combina em um só aparelho medições da velocidade do ar em m/s, Km/h, pés/min, milhas/h e nós, temperatura em C e F e umidade relativa do ar em %. Circuito microprocessado que proporciona leituras de máximo, médio e mínimo valores, conforme mostra a Figura 32. FIGURA 32 Termo-higro-anemômetro digital Termo-higrômetro com Data logger HT-4000 O HT-4000, da marca ICEL, é um termo-higrômetro com data logger que pode armazenar até leituras e tranferí-las através de uma conexão USB, possui software compatível com Windows 98/2000/XP e Vista. O termo-higrômetro (Figura 33) mede temperatura do ar, umidade relativa do ar e ponto de orvalho. FIGURA 33 Termo-higrômetro com data logger da marca ICEL

83 Abrigo para Data logger Abrigo para o termo-higrômetro com data logger confeccionado com garrafa pet, revestido com papel aluminizado, conforme Figura 34. FIGURA 34 Abrigo para termo-higrõmetro com data logger Luxímetro Digital Para a realização das medições internas de iluminação utilizou-se o Luxímetro Digital Portátil, modelo LD-510, marca ICEL conforme Figura 35. A unidade de medição é em Lux (lúmen/m²) e possui display duplo de cristal líquido (LCD) de 3 1/2 dígitos, seleção de escala manual (2.000, e Lux) e precisão de ± 3% da leitura ± 5 dígitos. FIGURA 35 Luxímetro Digital Portátil

84 Pontos de coleta de dados Os pontos de coleta de dados na área externa foram posicionados conforme Figura 36. Na área externa foram coletados dados de temperatura de bulbo seco (TBS), temperatura de bulbo úmido (TBU), ventilação e iluminância. FIGURA 36 Localização dos ambientes analisados Foi instalado na área externa à edificação o abrigo termométrico com psicrômetro de forma a registrar as temperaturas de bulbo seco (TBS) e úmido (TBU), registrados manualmente em uma planilha, com intervalo de uma hora. Para coleta de dados de ventilação e iluminância foram utilizados respectivamente o termo-higro-anemômetro e o luxímetro digital. O quadro 2 apresenta as simbologias dos equipamentos utilizados na pesquisa. QUADRO 2 Simbologias dos equipamentos utilizados Simbologia Descrição Termômetro de globo Termo-higro-anemômetro Termo-higrômetro com data-logger Abrigo termométrico com psicrômetro Luxímetro digital

85 65 Nos ambientes internos a temperatura de bulbo seco, a temperatura de globo e temperatura de bulbo úmido eram obtidas pelos termômetros de globo e registradas em planilhas, com intervalo de uma hora. Ainda nos ambientes internos utilizou-se sensores termo-higrômetros, que coletavam dados de temperatura do ar, ponto de orvalho e umidade relativa do ar, estes dados eram armazenados nos próprios data loggers e descarregados ao final de cada dia de medição, com intervalo de 30 minutos. Para a coleta de dados de ventilação utilizou-se o termo-higro-anemômetro digital, foi escolhido um ponto central para medições nos ambientes internos e no ambiente externo a medições ocorreram próximo ao abrigo termométrico, com intervalo de uma hora. A Figura 37, a Figura 38 e a Figura 39 apresentam o posicionamento dos pontos de coleta de dados de cada ambiente estudado. Legenda Termômetro de globo Termo-higro-anemômetro Termo-higrômetro com data-logger Abrigo termométrico com psicrômetro Luxímetro digital FIGURA 37 Pontos de medição na sala de aula

86 66 FIGURA 38 Pontos de medição na sala de reunião Legenda Termômetro de globo Termo-higro-anemômetro Termo-higrômetro com data-logger Abrigo termométrico com psicrômetro Luxímetro digital FIGURA 39 Pontos de medição na área de convivência

87 Tratamento dos dados Caracterização do microclima externo e interno do período de estudo Os fatores climáticos locais que interferem no microclima são a topografia, a vegetação e a superfície do solo natural ou contruído. Fatores estes que compõem o entorno da edificação e influenciam diretamente no seu comportamento térmico, caracterizando o microclima próximo e no interior da edificação. Para avaliar o desempenho térmico de uma edificação é necessário caracterizar as condições climáticas locais. Sendo assim, será apresentada neste trabalho a interação dos ambientes internos da Faculdade de Enfermagem com o meio externo. Foram considerados os dados climáticos externos registrados a nível local, através de um abrigo termométrico com psicrômetro instalado próximo à edificação. Primeiramente foram avaliados dados horários de temperaturas externa e interna medidas com o psicrômetro e com os termômetros de globo, respectivamente, e da umidade relativa do ar interna (UR) obtida de forma direta com data logger termo-higrômetro. A temperatura radiante média foi obtida indiretamente através de dados de temperatura de globo (TG) e temperatura de bulbo seco (TBS), utilizando o cálculo da temperatura radiante média (TRM) de convecção natural (ISO 7726, 1996), conforme a Equação 1. TRM= [(TG + 273) 4 + 0,4 * 10 8 TG - TBS ¼ * (TG-TBS)] ¼ (Eq. 1) Os dados foram apresentados através das médias, máxima, mínima e desvio padrão por estação do ano. Para caracterização do comportamento entre o ambiente externo e interno, foram comparados os valores de TBS externa e interna, TRM interna (temperatura radiante média interna) e UR interna para cada ambiente analisado da edificação. A análise foi feita através de gráficos das condições térmicas que estão submetidos os usuários em cada estação do ano analisada. A fim de avaliar as condições de ventilação natural disponível no local, em cada uma das estações do ano, foram coletados dados de ventilação utilizando o

88 68 termo-higro-anemômetro em um ponto interno central de cada ambiente e um ponto externo à edificação. Por meio de gráficos da ventilação interna e externa verificou-se o aproveitamento da ventilação natural nos ambientes, que segundo Givoni (1992), para níveis aceitáveis de conforto deve ser maior ou igual a 2,0 m/s quando a temperatura atingir até 32ºC. A partir da caracterização destas variáveis torna possível a verificação do comportamento térmico da edificação nos períodos de coleta dentro do clima local Análise estatística dos dados de temperatura do ar Para qualquer estudo científico o conhecimento sobre a análise de variância se torna indispensável, pois é uma ferramenta que pode fornecer uma visão da natureza das variações nos eventos naturais. A análise de variância permite verificar se várias amostras possuem mesma média, entretanto, quando detectar médias diferentes pode-se utilizar o Teste de Tukey para separá-las em grupos de médias homogêneas, ou seja, médias iguais estatisticamente. Para melhor precisão o teste exige que todas as médias possuam o mesmo número de repetições. O teste de Tukey é um dos testes de comparação de médias mais utilizados, pois permite a comparação de todos os pares de médias entre si e testa as significâncias das diferenças entre elas. A avaliação estatística foi feita pelo programa SPSS 13.0 (Statistical Package for the Social Sciences) com dados de temperaturas de bulbo seco (temperatura do ar) dos ambientes estudados nas três estações do ano analisadas Avaliação dos brises soleils A avaliação dos brises soleils foi realizada através do programa ANALYSIS SOL-AR 6.2, desenvolvido pelo LABEEE Laboratório de Eficiência Energética em Edificações da Universidade Federal de Santa Catarina, que permite a obtenção da carta solar da latitude especificada. O programa auxilia no projeto de proteções solares por meio da visualização gráfica dos ângulos de projeção desejados sobre transferidor de ângulos, que pode ser plotado para qualquer ângulo de orientação.

89 69 Foram analisados os brises soleils da sala de aula e da sala de reunião, utilizou-se a latitude de Cuiabá de sul. A sala de aula, com ângulo de orientação de 45, possui dois tipos de brises soleils fixos: o primeiro de concreto do tipo misto (vertical e horizontal) formado pela própria estrutura da edificação e outro formado por placas horizontais metálicas. A sala de aula possui quatro janelas que foram analisadas separadamente, a fim de verificar o sombreamento proporcionado pelos brises soleils em cada uma das janelas. A Figura 40 mostra o detalhe dos brises soleils da sala de aula. FIGURA 40 Brises soleils da sala de aula

90 70 O brise soleil horizontal de concreto possui ângulo α igual a 70. A sombra proporcionada pelo brise soleil vertical de concreto na janela 1 (J1) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2 são apresentados na Figura 41. FIGURA 41 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2 A Figura 42 mostra o sombreamento proporcionado pelo brise soleil vertical de concreto na janela 2 (J2) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2. FIGURA 42 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2

91 71 A Figura 43 mostra o sombreamento proporcionado pelo brise soleil vertical de concreto na janela 3 (J3) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2. FIGURA 43 Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2 A Figura 44 mostra o sombreamento proporcionado pelo brise soleil vertical de concreto na janela 4 (J4) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2. FIGURA 44 Sombra proporcionada pelo brise soleil com ângulos β1 e β2

92 72 A sala de reunião, com ângulo de orientação de 225, possui dois tipos de brises fixos: o primeiro de concreto do tipo misto (vertical e horizontal) formado pela própria estrutura da edificação e outro formado por placas verticais metálicas. A sala de reunião possui quatro janelas, a fim de verificar o sombreamento proporcionado pelos brises soleils em cada uma delas foram analisadas separadamente, porém a janela 1 (J1) e janela 3 (J3) são iguais, ou seja, possuem os mesmos valores dos ângulos de sombra, assim como a janela 2 (J2) e janela 4 (J4) possuem os mesmos ângulos entre si. A Figura 45 mostra o detalhe dos brises soleils da sala de reunião. FIGURA 45 Brises soleils da sala de reunião

93 73 O brise soleil horizontal de concreto possui ângulo α igual a 24. A sombra proporcionada pelos brises soleils da sala de reunião com os valores dos ângulos de sombra são apresentados na Figura 46, observa-se que entre o ângulo de sombra β1 (34 ) e o ângulo β2 (15 ) existe um trecho vulnerável com ângulo de 16 onde a radiação solar não é barrada pelo brise. FIGURA 46 Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos FIGURA 47 Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos

94 74 A Figura 47 mostra os valores dos ângulos de sombreamento β1 (13 ), β2 (37 ), β3 (13 ) e os ângulos onde há entrada de radiação solar direta, ângulo de 2 e ângulo de 8. Outro fator que influencia na eficiência dos dispositivos de sombreamento é a cor e o material. Os brises soleils de ambos ambientes analisados são metálicos pintados na cor amarela Avaliação do desempenho térmico A avaliação do desempenho térmico da edificação tem o objetivo de quantificar as horas de conforto e desconforto que os ambientes analisados estiveram expostos, sugerindo as estratégias bioclimáticas necessárias para alcançar a condição de conforto térmico nos períodos analisados. O método de avaliação do desempenho térmico da edificação é feito através da verificação do cumprimento dos limites estabelecidos para as características térmicas dos ambientes internos em relação ao externo. Estas características serão representadas pela quantidade de horas de conforto e desconforto nos ambientes (sala de aula, sala de reunião e área de convivência), utilizando dados de TBS e UR levantados no período diurno, em cada medição. Utilizou-se a zona de conforto de Givoni (1992) para países em desenvolvimento com clima quente. Para a definição dos limites dos parâmetros térmicos dos ambientes analisados, que estabelece a variação de temperatura no verão de 25 C a 29 C, e em umidade alta de 25 C a 26 C, podendo chegar a 32 C com ventilação de 2,0 m/s; e no inverno, os limites são de 18 C a 25 C; com relação a umidade, os limites são de 4,0 g/kg a 17,0 g/kg e 80% de umidade relativa. Para plotagem dos dados na carta psicrométrica foi utilizado o programa ANALYSIS BIO 2.1, desenvolvido pelo LABEEE Laboratório de Eficiência Energética em Edificações da Universidade Federal de Santa Catarina UFSC. O programa possibilitou a verificação dos pontos inseridos dentro da zona de conforto, e ainda resultou os relatórios de saídas das cartas psicrométricas para a qualificação dos dados de forma a identificar as horas em conforto e desconforto, assim como as estratégias bioclimáticas requeridas para alcançar a condição de conforto térmico.

95 Avaliação do desempenho lumínico Para verificar se a iluminação disponível nos ambientes encontra-se dentro do limites da NBR-5413 (1992) que estabelece valores de 300 Lux para sala de aula, 200 lux para sala de reunião e 150 Lux para área de convivência (saguão) foram coletados dados horários de iluminância nas três estações do ano analisadas, em pontos internos e em um ponto externo à edificação. Foram coletados no total dados de iluminância, sendo 330 dados diários e dados por estação do ano, exceto no verão que registrou dados, pois o período de medição foi de 12 dias, enquanto que no outono e inverno foi de 15 dias cada. Na sala de aula e sala de reunião foram escolhidos nove pontos distribuídos em uma malha para coletar dados de iluminância, na área de convivência foram escolhidos 12 pontos. Já no ambiente externo foi escolhido um ponto próximo ao abrigo termométrico para medição da iluminância externa. As medições foram feitas com intervalos de uma hora utilizando o luxímetro digital, sendo que na sala de aula e na sala de reunião mediu-se primeiramente a iluminação natural do ambiente e posteriormente mediu-se a iluminação artificial somada à natural. O posicionamento dos pontos coletados pode ser visto na Figura 37, na Figura 38 e na Figura 39, apresentadas anteriormente. Os dados foram apresentados através de médias horárias por estação em cada um dos ambientes analisados, sendo feito posteriormente a análise através de gráficos demonstrativos da disponibilidade de luz nos ambientes. No dia 05 de fevereiro de 2010, no período noturno foi realizada a medição da iluminação artificial sem a contribuição da natural, com base na NBR-5382 (1985) para verificação da iluminância de interiores de áreas retangulares nos ambientes estudados. O método utilizado resultou em valores de iluminância média com no máximo 10% de erro sobre os valores que seriam obtidos pela divisão da área total em áreas de (50 x 50) cm, fazendo-se uma medição em cada área e calculando-se a média aritmética (NBR-5382, 1985). Para o cálculo da iluminância média de cada ambiente utilizou-se a Equação 3.

96 76 Iluminância Média = R (N -1) (M-1) Q (N-1) T (M-1) P NM (Eq. 3) Onde: R Média aritmética de R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 e R8; Q Média aritmética de Q1, Q2, Q3 e Q4; T Média aritmética de T1, T2, T3 e T4; P Média aritmética de P1 e P2; N Número de luminárias por fila; M Número de filas. O sistema de iluminação da sala de aula é composto por dezesseis lâmpadas fluorescentes T8 de 32W da marca Sylvania Branco Confort, oito luminárias de sobrepor com refletor de alumínio alto brilho, com aletas da marca Lumavi e reatores eletrônicos com alto fator de potência da marca Tecnolight. A Figura 48 apresenta a localização das luminárias e os pontos de medição na sala de aula. FIGURA 48 Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de aula no período noturno

97 77 O sistema de iluminação da sala de reunião é composto por oito lâmpadas fluorescentes T8 de 32W da marca Sylvania Branco Confort, quatro luminárias de sobrepor com refletor de alumínio alto brilho, com aletas da marca Lumavi e reatores eletrônicos com alto fator de potência da marca Tecnolight. A Figura 49 apresenta a localização das luminárias e os pontos de medição na sala de reunião. FIGURA 49 Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de reunião no período noturno O sistema de iluminação da área de convivência é composto por dezoito lâmpadas fluorescentes T8 de 32W da marca Sylvania Branco Confort, nove luminárias de sobrepor com refletor de alumínio alto brilho, com aletas da marca Lumavi e reatores eletrônicos com alto fator de potência da marca Tecnolight. A Figura 50 apresenta a localização das luminárias e os pontos de medição na área de convivência.

98 78 FIGURA 50 Pontos de coleta de dados de iluminância na área de convivência no período noturno Os sistemas de iluminação dos ambientes analisados são compostos de lâmpadas fluorescentes, luminárias com refletor de alumínio de alto brilho e reatores eletrônicos de alto fator de potência, ou seja, equipamentos mais econômicos e eficientes que favorecem a conservação de energia elétrica.

99 79 5. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS 5.1. CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA EXTERNO E INTERNO DO PERÍODO EM ESTUDO Neste item serão analisados os resultados obtidos nos períodos de coletas de dados, caracterizando o microclima externo e o microclima interno da Faculdade de Enfermagem FAEN. Os dados coletados nos ambientes estudados serão apresentados em uma tabela geral com os três períodos de medição. Posteriormente os dados de cada período de coleta serão apresentados em gráficos. Serão analisados dados de temperaturas, umidade relativa do ar e velocidade do ar Dados de temperatura e umidade relativa do ar Sala de aula Durante todo o período de coleta a média global de temperatura de bulbo seco interna (TBS interna) foi de 27,3±2,1 e a TBS externa de 29,9±1,8, ou seja, o ambiente interno apresenta-se mais confortável que o externo quanto à temperatura do ar. A temperatura radiante média (TRM) apresentou média global de 27,8±1,9, valor muito próximo da TBS interna. A TBS interna máxima registrada nas três estações analisadas com ambiente sem condicionamento artificial de ar foi de 34,20 C (verão), enquanto que a mínima registrada foi de 19,7 C (outono). A TRM máxima registrada foi de 34,6 C e a TRM mínima registrada foi de 20,2 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 27,9 C (inverno), e a mínima de 18,7 C (verão), vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado estava sempre programado para 25,0 C. A TRM máxima registrada

100 80 com o ambiente climatizado artificialmente foi de 30,1 C e a TRM mínima foi de 20,5 C. A umidade relativa do ar média, durante todo o experimento, foi de 61,6±8,4 com a máxima de 84,3% no período do verão a mínima de 36,7% no período do inverno, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 76,2% (verão) e a mínima de 38,0% (inverno). O comportamento da UR foi descendente, registrando-se os maiores índices nos primeiros horários do dia, em função da alta umidade do período noturno A Tabela 2 apresenta as médias estacionais e as médias globais das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula. TABELA 2 Intervalo de confiança da média estacional das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula ESTAÇAO DO ANO Verão Período de coleta (23/02/10 à 06/03/10 Outono Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10 Inverno Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10 TBS interno ( C) TBS externo ( C) UR (%) TRM interno ( C) 29,5±1,3 30,4±2,1 69,8±2,2 29,8±1,2 25,3±0,8 27,9±3,3 62,1±5,6 26,0±1,1 27,0±1,0 31,5±4,2 53,0±6,9 27,7±1,4 Média Global 27,3±2,1 29,9±1,8 61,6±8,4 27,8±1,9 Comparando as temperaturas externas com as internas, observa-se que em todos os períodos estudados a temperatura do ar externa é superior a temperatura do ar interna, demonstrando que a sala de aula oferece conforto aos usuários quando comparada com o ambiente externo. A TBS interna e TRM interna apresentam-se mais elevadas no período de coleta referente à estação do verão, com médias de 29,5±1,3 e 29,8±1,2, respectivamente. No período do verão obteve-se a maior média de umidade relativa do ar, com valor de 69,8±2,2.

101 81 No período de medição correspondente ao outono a sala de aula apresenta-se mais confortável, comparando-a com a sala de reunião e com a área de convivência. Sua média de TBS foi de 25,3±0,8 C, enquanto que a sala de reunião, a área de convivência e a área externa apresentaram médias de TBS de 25,7±0,3 C, 27,2±2,7 C e 27,9±3,3 C, respectivamente. No período da manhã a fachada nordeste da sala de aula é sombreada pelas árvores presentes próximas da edificação, amenizando a incidência solar direta, porém prejudicando a iluminação natural no interior do ambiente, conforme Figura 51 e Figura 52. FIGURA 51 Sombra na fachada nordeste da sala de aula causada pela arborização FIGURA 52 Interior da sala de aula iluminada naturalmente no período matutino a) Verão Período de coleta (18/02/10 à 06/03/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do verão, a média de TBS interna foi de 29,5±1,3 C e a externa de 30,4±2,1 C, o que demonstra que a sala de aula apresenta-se mais confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de aula apresentou média de 29,8±1,2 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período com ambiente sem condicionamento artificial de ar foi de 34,2 C, enquanto que a mínima registrada foi de 27,3 C. A TRM máxima registrada foi de 34,6 C e a TRM mínima registrada foi de 26,7 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 26,3 C, e a mínima de 18,7 C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado

102 82 estava sempre programado para 25,0 C. A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 26,9 C e a TRM mínima foi de 21,4 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada neste período foi de 36,5 C, enquanto que a mínima registrada foi de 24 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 69,8±2,2%, com a máxima de 84,3% e a mínima de 53,0%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 76,2% e a mínima de 51,1%. Serão apresentadas na Figura 53 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da sala de aula e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do verão. TEMPERATURAS ( C) :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 UR (%) HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 53 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do verão Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são muito próximas das médias de TBS interna e TBS externa. A UR apresenta pouca variação ao longo do dia.

103 83 Quanto às ocorrências climáticas registradas no período de 12 dias de coleta de dados referentes à estação do verão, observa-se que houve precipitações em sete dias. Neste período os dias apresentaram-se nublados ou parcialmente nublados na maioria das horas do dia. Porém houve dias com céu limpo e sol intenso. b) Outono Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10) Ao contrário da estação do verão observa-se que dentre os ambientes monitorados da edificação a sala de aula apresenta-se como o ambiente mais confortável comparando-a com a sala de reunião e com a área de convivência. Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do outono, a média de TBS interna foi de 25,3±0,8 C e a externa de 27,9±3,3 C, o que demonstra que a sala de aula se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de aula apresentou média de 26,0±1,1 C, valor próximo a TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período com ambiente sem condicionamento artificial de ar foi de 30,1 C, enquanto que a mínima registrada foi de 19,7 C. A TRM máxima registrada foi de 30,6 C e a TRM mínima registrada foi de 20,2 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 27,3 C, e a mínima de 22,0 C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado estava sempre programado para 25,0 C. A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 30,1 C e a TRM mínima foi de 20,5 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 37,0 C, enquanto que a mínima registrada foi de 17,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 62,1±5,6%, com a máxima de 79,2% e a mínima de 48,2%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 69,3% e a mínima de 44,0%. Serão apresentadas na Figura 54 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da sala de aula e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do outono.

104 :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 TEMPERATURAS ( C) UR (%) HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 54 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do outono Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são semelhantes às médias de TBS interna ao longo do dia. A partir das 10h e 30min até as 16h e 30min percebe-se a diferença entre TRM interna e a TBS interna que ocorre devido à maior intensidade da radiação incidente neste período, desta forma a cobertura absorve parte desta radiação elevando sua temperatura a um valor maior que os valores encontrados na temperatura do ar. A cobertura passa a irradiar calor para os demais corpos da edificação, por isso a TRM interna é maior do que a TBS interna. Porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna em todas as horas do dia, exceto nas duas primeiras horas de medição. Quanto às ocorrências climáticas, observou-se no período de 15 dias de coleta de dados referentes a estação do outono não houve precipitações. Os dias apresentaram-se com céu claro ou com poucas nuvens na maioria das horas do dia. Porém houve dias nublados ou parcialmente nublados devido à chegada de uma frente fria, que ocasionou queda de temperatura no dias 18, 19, 31 de maio e 01 de junho. Nos outros dias registraram-se baixas temperaturas apenas nas primeiras horas da manhã.

105 85 c) Inverno Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do inverno, a média de TBS interna foi de 27,0±1,0 C e a externa de 31,5±4,2 C, o que demonstra que a sala de aula se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de aula apresentou média de 27,7±1,4 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período com ambiente sem condicionamento artificial de ar foi de 30,9 C, enquanto que a mínima registrada foi de 21,9 C. A TRM máxima registrada foi de 31,5 C e a TRM mínima registrada foi de 22,9 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 27,9 C, e a mínima de 21,1 C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado estava sempre programado para 18,0 C neste período de coleta. A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 28,0 C e a TRM mínima foi de 23,5 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 38,0 C, enquanto que a mínima registrada foi de 18,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 53,0±6,9%, com a máxima de 80,2% e a mínima de 36,7%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 54,8% e a mínima de 38,0%. Serão apresentadas na Figura 55 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da sala de aula e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante média interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do inverno.

106 :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 TEMPERATURAS ( C) UR (%) HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 55 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são maiores que as médias de TBS interna, apenas nas três primeiras horas de medição verifica-se que as médias de temperaturas possuem valores muito próximos. Essa diferença entre TRM e a TBS ocorre devido à maior intensidade da radiação incidente no período das 10h e 30min ás 16h e 30min. A cobertura absorve parte desta radiação elevando sua temperatura a um valor maior que os valores encontrados na temperatura do ar. A cobertura passa a irradiar calor para os demais corpos da edificação, por isso a TRM é maior do que a TBS, à medida que reduz-se a incidência solar reduz-se a diferença encontrada entre a temperatura radiante média e a temperatura do ar. Porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna em todas as horas do dia, exceto na primeira hora de medição. Neste período de 15 dias de coleta de dados referentes à estação do inverno não houve precipitações, pelo contrário, registrou-se os menores valores de umidade relativa do ar devido a estiagem. A maioria das horas do dia apresentou-se com céu limpo ou com poucas nuvens, apenas no dia 29 de junho registrou-se céu nublado, devido à queda de temperatura com média diária de 22,4 C.

107 Sala de reunião Observa-se na Tabela 3 que para os períodos de coletas de dados das três estações do ano a média global de TBS interna foi de 26,3±1,1 e a externa de 29,9±1,8, ou seja, o ambiente interno apresenta-se mais confortável que o externo quanto a temperatura do ar. A TRM apresentou média global de 26,7±1,1, valor muito próximo da TBS interna. A TBS interna máxima registrada em todos os períodos com ambiente sem condicionamento artificial de ar foi de 31,2 C (verão), enquanto que a mínima registrada foi de 21,1 C (outono). A TRM máxima registrada foi de 30,5 C (outono) e a TRM mínima registrada foi de 22,2 C (outono). Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 30,2 C (verão), e a mínima de 14,4 C (inverno). A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 28,9 C (inverno) e a TRM mínima foi de 17,0 C (inverno). A umidade relativa do ar apresentou uma média global de 62,80±6,1 com a máxima de 78,6 % no período do verão a mínima de 38,7 % no período do outono, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 78,7 % (verão) e a mínima de 43,7% (inverno). O comportamento da UR foi descendente, registrando-se os maiores índices nos primeiros horários do dia, em função da alta umidade do período noturno TABELA 3 Intervalo de confiança da média estacional das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião ESTAÇAO DO ANO Verão Período de coleta (23/02/10 à 06/03/10 Outono Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10 Inverno Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10 TBS interno ( C) TBS externo ( C) UR (%) TRM interno ( C) 27,6±0,6 30,4±2,1 69,0±2,1 28,0±0,6 25,7±0,4 27,9±3,3 62,6±1,7 26,1±0,5 25,6±0,5 31,5±4,2 56,9±2,6 26,0±0,4 Média Global 26,3±1,1 29,9±1,8 62,8±6,1 26,7±1,1

108 88 Comparando as temperaturas externas com as internas, observa-se que em todos os períodos estudados a temperatura do ar externa é superior a temperatura do ar interna, demonstrando que a sala de reunião oferece conforto aos usuários quando comparada com o ambiente externo. A TBS interna e TRM interna apresentam-se mais elevadas no período de coleta referente à estação do verão, com médias de 27,6±0,6 e 28,0±0,6, respectivamente. No período do verão obteve-se a maior média de umidade relativa do ar, com valor de 69,0±2,1. Verificou-se que dentre os ambientes monitorados da edificação a sala de reunião apresenta-se como o ambiente mais confortável no período do verão e inverno, comparando-a com a sala de aula e com a área de convivência. Isso se deve não somente pela sua orientação sudoeste, mas também devido aos materiais empregados no ambiente. A sala de reunião possui forro em laje de concreto e cobertura em telha de fibrocimento, ou seja, o material do teto possui maior inércia térmica comparado com os materiais do teto dos outros ambientes analisados. Assim, a sala de aula, que possui forro de gesso acartonado e cobertura em telha de fibrocimento e a área de convivência que não possui forro e sua cobertura é em telha metálica possuem os elementos do teto mais leves, isto é, com menor inércia térmica. No verão a sala de reunião apresentou uma média de TBS de 27,6±0,6 C, enquanto que a sala de aula, a área de convivência e a área externa apresentaram médias de TBS de 29,5±1,2 C, 30,8±1,7 C e 30,74±2,1 C, respectivamente. No inverno a sala de reunião obteve uma média de TBS de 25,6±0,5 C, enquanto que a sala de aula, a área de convivência e a área externa apresentaram médias de TBS de 27,0±1,0 C, 30,6±3,4 C e 31,5±4,2 C, respectivamente. a) Verão Período de coleta (18/02/10 à 06/03/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do verão, a média de TBS interna foi de 27,6±0,6 C e a externa de 30,4±2,1 C, o que demonstra que a sala de reunião se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à

109 89 temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de reunião apresentou média global de 28,0±0,6 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período com aparelho de ar condicionado desligado foi de 31,2 C, enquanto que a mínima registrada foi de 26,6 C. A TRM máxima registrada foi de 29,7 C e a TRM mínima registrada foi de 26,3 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 30,2 C, e a mínima de 20,0 C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado estava sempre programado para 23,0 C. A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 27,6 C e a TRM mínima foi de 23,0 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 36,5 C, enquanto que a mínima registrada foi de 24,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 69,0±2,1%, com a máxima de 78,6% e a mínima de 59,6%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa apresentou a máxima de 78,7% e a mínima de 49,6%. A Figura 56 apresenta as médias horárias de TBS interna e externa, a TRM e UR, para o período de medições correspondente à estação do verão. TEMPERATURAS ( C) :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 UR (%) 16:30 17:30 HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 56 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do verão

110 90 Observa-se no gráfico que as médias de TRM são muito próximas das médias de TBS interna, porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna na maioria das horas do dia, exceto na primeira hora de medição. Essa diferença de temperatura ocorre devido à maior inércia térmica proporcionada pela laje de forro, que dificulta a entrada de calor pela cobertura do ambiente. b) Outono Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do outono, a média global de TBS interna foi de 25,7±0,4 C e a externa de 27,9±3,3 C, o que demonstra que a sala de reunião se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de reunião apresentou média global de 26,1±0,5 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período com aparelho de ar condicionado desligado foi de 28,9 C, enquanto que a mínima registrada foi de 21,1 C. A TRM máxima registrada foi de 30,5 C e a TRM mínima registrada foi de 22,2 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 28,7 C, e a mínima de 18,0 C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado estava sempre programado para 23,0 C. A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 28,3 C e a TRM mínima foi de 20,8 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 37,0 C, enquanto que a mínima registrada foi de 27,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 62,6±1,7%, com a máxima de 70,9% e a mínima de 38,7%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa apresentou a máxima de 68,9% e a mínima de 55,6%. A Figura 57 apresenta as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da sala de reunião e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do outono.

111 :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 TEMPERATURAS ( C) UR (%) HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 57 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do outono Observa-se no gráfico que as médias de TRM são muito próximas das médias de TBS interna, porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna na maioria das horas do dia, exceto nas duas primeiras horas de medição. Essa diferença de temperatura ocorre devido à maior inércia térmica proporcionada pela laje de forro, que dificulta a entrada de calor pela cobertura do ambiente. Percebe-se ainda que, as médias de UR apresentam baixa variação ao longo do dia. c) Inverno Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do inverno, a média global de TBS interna foi de 25,6±0,5 C e a externa de 31,5±4,2 C, o que demonstra que a sala de reunião se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de reunião apresentou média global de 26,0±0,4 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período com aparelho de ar condicionado desligado foi de 28,6 C, enquanto que a mínima registrada foi de 22,7

112 92 C. A TRM máxima registrada foi de 29,05 C e a TRM mínima registrada foi de 23,6 C. Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi de 28,3 C, e a mínima de 14,4 C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado estava sempre programado para 23,0 C. A TRM máxima registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 28,9 C e a TRM mínima foi de 17,3 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 38,0 C, enquanto que a mínima registrada foi de 18,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 56,9±2,6%, com a máxima de 69,0% e a mínima de 45,1%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a umidade relativa apresentou a máxima de 71,1% e a mínima de 43,7%. Serão apresentadas na Figura 58 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da sala de reunião e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do inverno. TEMPERATURAS ( C) :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 UR (%) 16:30 17:30 HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 58 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno

113 93 Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são muito próximas das médias de TBS interna, porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna na maioria das horas do dia, exceto na primeira hora de medição. Essa diferença de temperatura ocorre devido à maior inércia térmica proporcionada pela laje de forro, que dificulta a entrada de calor pela cobertura do ambiente Área de convivência Observa-se que para os períodos de coletas de dados de todas as medições a média global de TBS interna foi de 29,5±2,0 e a externa de 29,9±1,8, ou seja, o ambiente interno apresenta-se pouco mais confortável que o externo quanto à temperatura do ar, porém com valores muito próximos. A TRM apresentou média global de 31,3±2,0. A TBS interna máxima registrada em todos os períodos de coleta de dados foi de 36,2 C (verão), enquanto que a mínima registrada foi de 16,8 C (outono). A TRM máxima registrada foi de 43,9 C (inverno) e a TRM mínima registrada foi de 18,3 C (outono). A umidade relativa do ar apresentou uma média global de 56,8±11,9 com a máxima de 94,4% no período do outono e a mínima de 22,8% no período do inverno. O comportamento da UR foi descendente, registrando-se os maiores índices nos primeiros horários do dia, em função da alta umidade do período noturno TABELA 4 Intervalo de confiança da média estacional das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência ESTAÇÃO DO ANO Verão Período de coleta (23/02/10 à 06/03/10 Outono Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10 Inverno Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10 TBS interno ( C) TBS externo ( C) UR (%) TRM interno ( C) 30,8±1,7 30,4±2,1 67,5±5,8 32,6±1,8 27,2±2,7 27,9±3,3 59,0±9,6 29,0±2,5 30,6±3,4 31,5±4,2 43,9±12,3 32,3±3,4 Média Global 29,5±2,0 29,9±1,8 56,8±11,9 31,3±2,0

114 94 Comparando as médias de temperaturas externas com as internas, observa-se que, em todos os períodos estudados a TBS externa é superior a TBS interna, porém os valores são próximos, sendo que no verão ocorre o contrário, a média de TBS interna é maior que a média de TBS externa, demonstrando que a área de convivência não oferece conforto aos usuários quando comparada com o ambiente externo. A TBS interna e TRM interna apresentam-se mais elevadas no período de coleta referente à estação do verão, com médias de 30,8±1,7 e 32,6±1,8, respectivamente. No período do verão obteve-se a maior média de umidade relativa do ar, com valor de 67,5±5,8. A área de convivência que apesar de estar localizada na fachada sudeste, orientação favorável em relação ao sol, e possuir altura de pé direito significativo, apresenta muitas vezes valores de temperatura do ar superiores as da área externa. Isto ocorre devido à baixa inércia térmica proporcionada pela cobertura em telha metálica, a ausência de forro e principalmente pelo fato das esquadrias altas com vidro fixo transparente estarem desprotegidas da incidência solar direta. Conseqüentemente ocorre o chamado efeito estufa, e o superaquecimento do ambiente desfavorece o uso do espaço de convívio pelos usuários. a) Verão Período de coleta (18/02/10 à 06/03/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do verão, a média global de TBS interna foi de 30,8±1,7 C e a externa de 30,4±2,1 C, o que demonstra que a área de convivência se apresenta menos confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar na maioria das horas, apesar da proximidade das médias. Em alguns períodos do dia foram registrados valores maiores de TBS interna que TBS externa. A TRM (temperatura radiante média) no interior da área de convivência apresentou média global de 32,6±1,8 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período foi de 36,2 C, enquanto que a mínima registrada foi de 24,0 C. A TRM máxima registrada foi de 38,8 C e a TRM mínima registrada foi de 24,8 C.

115 95 Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 36,5 C, enquanto que a mínima registrada foi de 24,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 67,5±5,8%, com a máxima de 90,8% e a mínima de 44,2%, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Serão apresentadas na Figura 59 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da área de convivência e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do verão :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 TEMPERATURAS ( C) UR (%) HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 59 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do verão Observa-se que os valores das médias de TBS interna são maiores que as de TBS externa nas primeiras horas de medição, somente após as 12h e 30min estas temperaturas se igualam. Desta forma percebe-se que o ambiente não oferece conforto térmico aos usuários. A UR tem comportamento descendente ao longo do dia, com maiores índices nas primeiras horas da manhã. Percebe-se ainda que, as médias de TRM interna são maiores que as médias de TBS interna e externa em todas as horas de medição, isso ocorre devido à cobertura metálica, que devido à baixa inércia térmica absorve parte da radiação solar elevando a TRM interna.

116 96 b) Outono Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do outono, a média de TBS interna foi de 27,2±2,7 C e a externa de 27,9±3,3 C, o que demonstra que a área de convivência se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à temperatura do ar na maioria das horas, porém, em alguns períodos do dia ocorre o contrário, ou seja, a TBS interna é maior que a TBS externa. A TRM (temperatura radiante média) no interior da área de convivência apresentou média global de 29,0±2,5 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período foi de 35,4 C, enquanto que a mínima registrada foi de 16,8 C. A TRM máxima registrada foi de 39,5 C e a TRM mínima registrada foi de 18,3 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 37,0 C, enquanto que a mínima registrada foi de 17,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 59,0±9,6%, com a máxima de 94,4% e a mínima de 28,0%. Serão apresentadas na Figura 60 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da área de convivência e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do outono. TEMPERATURAS ( C) :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 UR (%) 16:30 17:30 HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 60 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do outono

117 97 Verifica-se que neste período de coleta de dados os valores das médias de TBS interna são muito semelhantes às médias de TBS externa no período das 07h e 30min às 09h e 30min, porém a partir das 10h e 30min os valores de TBS externa são superiores a TBS interna, apesar de serem muito próximos. No entanto, as médias de TRM interna são maiores que as médias de TBS interna e externa na maioria das horas de medição, exceto das 16h e 30min às 17h e 30min quando as médias de TBS interna e TRM interna se igualam devido à redução da radiação solar. Porém comparando as médias de TBS externa com as médias de TRM interna percebe-se que, as primeiras são superiores na maioria das horas do dia, apenas a partir das 14h e 30min às 17h e 30min estas temperaturas se igualam. c) Inverno Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10) Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do inverno, a média de TBS interna foi de 30,6±3,4 C e a externa de 31,5±4,2 C, o que demonstra que a área de convivência se apresenta mais confortável que o ambiente. A TRM (temperatura radiante média) no interior da área de convivência apresentou média de 32,3±3,4 C, valor próximo ao TBS interna. A TBS interna máxima registrada neste período foi de 36,10 C, enquanto que a mínima registrada foi de 18,9 C. A TRM máxima registrada foi de 43,9 C e a TRM mínima registrada foi de 19,9 C. Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 38,0 C, enquanto que a mínima registrada foi de 18,0 C. A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 43,9±12,3%, com a máxima de 86,0% e a mínima de 22,8%. Serão apresentadas na Figura 61 as médias horárias de TBS interna e externa (temperatura de bulbo seco no interior da área de convivência e na área externa da edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar interna), para o período de medições correspondente à estação do inverno.

118 :30 08:30 09:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 TEMPERATURAS ( C) UR (%) HORAS TBS INTERNA TBS EXTERNA TR INTERNA UR INTERNA FIGURA 61 Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno Verifica-se que nesta estação, assim como no outono, os valores das médias de TBS interna são muito semelhantes às medias de TBS externa no período das 07h e 30min às 9h e 30min. Porém a partir das 10h e 30min os valores de TBS externa se elevam e superam a TBS interna. A UR tem comportamento descendente ao longo do dia, com os maiores índices nas primeiras horas de medição. No entanto, as médias de TRM são maiores que as médias de TBS interna na maioria das horas de medição, exceto das 16h e 30min às 17h e 30min quando estas temperaturas se igualam devido à redução da radiação solar. Apesar da área de convivência estar localizada na fachada sudeste e possuir altura de pé direito significativa, sua cobertura em telha metálica, a ausência de forro e principalmente a falta de proteção solar nas esquadrias altas com vidros fixos transparentes são fatores determinantes para o superaquecimento do ambiente. Verificou-se que dentre os ambientes monitorados da edificação a sala de reunião apresenta-se como o ambiente mais confortável no período do verão e inverno, comparando-a com a sala de aula e com a área de convivência. Já no outono a sala de aula apresenta médias de temperaturas mais amenas dentre os ambientes analisados.

119 99 Analisando os três ambientes monitorados na pesquisa constata-se que a sala de reunião apresenta-se mais confortável termicamente em relação ao ambiente externo. A razão da sala de reunião apresentar menores valores de temperaturas internas se deve não somente pela sua orientação sudoeste, e pela presença de brises soleils, mas principalmente devido aos materiais empregados na sua envoltória. Desta forma, percebe-se que o material da cobertura deste ambiente reduz e dificulta a entrada do calor para o interior do recinto, ou seja, o forro em laje de concreto proporciona maior inércia térmica que o forro de gesso acartonado na sala de aula e a ausência de forro na área de convivência. Di Perna et al. (2010) demonstra experimentalmente e analiticamente em seus estudos a importância da inércia térmica no interior do envelope para o conforto de ambientes com elevadas cargas internas devido à presença das pessoas, equipamentos e ganhos solares. Conforme Duarte (1995), o tipo de cobertura mais adequado para a região são as telhas de barro com forro em laje. As telhas de fibrocimento, seguidas pelas telhas de aço, são as que menos se adaptam ao clima local, aquecem-se e resfriam-se rapidamente, provocando grandes variações da temperatura interna, o que as torna menos vantajosas. A área de convivência, que apresentou maiores valores de TBS interna em relação aos outros ambientes, possui cobertura em telha metálica, tipo de material que menos se adapta às condições climáticas de Cuiabá. Os três ambientes analisados possuem paredes em alvenaria de tijolos furados que não favorecem o desempenho da envoltória, ou seja, são paredes leves que não dificultam a entrada do calor por condução para o interior do ambiente. A alvenaria de tijolos maciços funcionam melhor como barreira para a passagem do calor do meio externo para o interno, pois proporciona maior atraso térmico e maior amortecimento.(duarte, 1995) Análise estatística dos dados de temperatura do ar Por meio da análise da variância encontrou-se o grau de significância do comportamento das estações do ano, dos ambientes analisados e do cruzamento da estação do ano e ambientes analisados tendo como variável dependente a temperatura

120 100 do ar. O teste de Tukey possibilitou a comparação das médias diferentes e separação por grupos de médias homogêneas, ou seja, médias iguais estatisticamente. Foram comparadas as médias de temperatura do ar dos ambientes analisados (sala de aula, sala de reunião, área de convivência e área externa) por estação do ano analisada (verão, outono e inverno). Posteriormente comparou-se as médias de temperatura do ar das estações do ano analisada por ambiente Verão Analisando o comportamento dos ambientes estudados na estação do verão observa-se a existência de pelo menos uma média diferente, ou seja, há diferença significativa entre as médias de temperatura dos ambientes, conforme Quadro 3. Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total QUADRO 3 Análise de variância de temperatura do ar no do verão Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 64, ,604 88, , , Estatística F calc Sig. 9,786,000 Verificou-se que a sala de aula, a área externa e a área de convivência não apresentam diferença entre si, com grau de significância de,253, demonstrando que os três ambientes se comportam de forma semelhante quanto a temperatura do ar. O teste de Tukey mostra no Quadro 4 que existem dois grupos de médias homogêneas, ou seja, sala de reunião forma o grupo 1, apresentando diferença significativa do grupo 2 formado pela sala de aula, área externa e área de convivência.

121 101 QUADRO 4 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no verão AMBIENTE N GRUPOS α =, Sala de reunião 11 27,6 Sala de aula 11 29,5 Área externa 11 30,4 Área de convivência 11 30,7 Sig. 1,000 0,253 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Outono Assim como no verão a estação do outono apresentou a existência de médias diferentes de temperatura do ar nos ambientes. O Quadro 5 apresenta a análise de variância. Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total QUADRO 5 Análise de variância de temperatura do ar no outono Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 49, , , , , Estatística F calc Sig. 3,454,025 Por meio do teste de Tukey (Quadro 6) percebe-se que a sala de aula, a sala de reunião e a área de convivência não apresentam diferença significativa de médias de temperatura do ar, formando o grupo 1 de médias homogêneas, com grau de significância de,200 entre si, demonstrando que os três ambientes se comportam de forma semelhante na estação do outono. Da mesma forma que a sala de reunião, a área de convivência e a área externa possuem médias homogêneas de temperatura do ar com grau de significância igual a,097 entre si. Porém a sala de aula e a área externa são estatisticamente diferentes com grau de significância igual a,042, pertencendo a grupos diferentes.

122 102 QUADRO 6 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no outono AMBIENTE N GRUPOS α =, Sala de aula 11 25,3 Sala de reunião 11 25,7 25,7 Área de convivência 11 27,2 27,2 Área externa 11 27,9 Sig.,200,097 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Inverno O Quadro 7 mostra que na estação do inverno houve médias diferentes de temperatura do ar entre os ambientes estudados, ou seja, há diferença significativa entre as médias de temperatura dos ambientes. Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total QUADRO 7 Análise de variância de temperatura do ar no inverno Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 266, , , , , Estatística F calc Sig. 11,650,000 O teste de Tukey mostra a existência de dois grupos de médias homogêneas de temperatura do ar, onde a sala de reunião e a sala de aula formam o grupo 1 com grau de significância igual a,613 entre si, pode-se afirmar que estes dois ambientes apresentam comportamento semelhante quanto ao conforto térmico. Enquanto que a área externa e a área de convivência formam o grupo 2 com grau de significância de,834 entre si, conforme Quadro 8.

123 103 QUADRO 8 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no inverno AMBIENTE N GRUPOS α =, Sala de reunião 11 25,6 Sala de aula 11 27,0 Área externa 11 30,6 Área de convivência 11 31,5 Sig.,613,834 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Sala de aula Analisando a sala de aula nas três estações do ano estudadas, observa-se que há médias de temperatura do ar diferentes conforme Quadro 9. Portanto há diferenças significativas entre os comportamentos do ambiente analisado nas estações do ano, podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de acordo com a estação do ano. QUADRO 9 Análise de variância de temperatura do ar na sala de aula Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 97, ,732 32, , , Estatística F calc Sig. 44,557,000 O Quadro 10 mostra que houve diferenças entre as médias em todas as estações do ano, ou seja, não houve médias homogêneas, em cada estação do ano o ambiente se comportou de forma diferente. O teste de Tukey separou as médias em três grupos diferentes.

124 104 QUADRO 10 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de aula ESTAÇÃO DO ANO N GRUPOS α =, Outono 11 25,3 Inverno 11 27,0 Verão 11 29,5 Sig. 1,000 1,000 1,000 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Sala de reunião Quanto às estações do ano, por meio da análise da variância observa-se no Quadro 11 que a sala de reunião apresentou médias de temperatura do ar diferentes. Portanto, há diferenças significativas entre as estações do ano no ambiente analisado, podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de acordo com a estação do ano. QUADRO 11 Análise de variância de temperatura do ar na sala de reunião Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 28, ,446 7,864 30,262 36, Estatística F calc Sig. 55,111,000 O teste de Tukey separou as médias em dois grupos diferentes, a sala de reunião apresentou médias de temperatura do ar homogêneas no inverno e outono, formando o grupo 1, com grau de significância igual a,830 entre si, enquanto que o grupo 2 é formado pela estação do verão. O Quadro 12 mostra que houve diferenças de médias em uma das estações do ano, ou seja, o ambiente se comportou de forma diferente apenas no verão.

125 105 QUADRO 12 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de reunião ESTAÇÃO DO ANO N GRUPOS α =, Inverno 11 25,6 Outono 11 25,7 Verão 11 27,6 Sig.,830 1,000 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Área de Convivência Quanto às estações do ano, observa-se que a área de convivência apresentou médias de temperatura do ar diferentes, conforme Quadro 13. Portanto há diferença significativa em pelo menos uma das estações do ano, podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de acordo com a estação do ano. QUADRO 13 Análise de variância de temperatura do ar na área de convivência Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 87, , , , , Estatística F calc Sig. 6,121,006 O teste de Tukey separou as médias em dois grupos diferentes, a área de convivência apresentou médias de temperatura do ar homogêneas no inverno e verão, formando o grupo 1 com grau de significância igual a,977, enquanto que o outono formou o grupo 2, com menor valor de temperatura média. O Quadro 14 mostra que houve diferenças de médias em uma das estações do ano, ou seja, o ambiente se comportou de forma diferente apenas no outono.

126 106 QUADRO 14 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área de convivência ESTAÇÃO DO ANO N Grupos α =, Outono 11 27,2 Inverno 11 30,5 Verão 11 30,8 Sig. 1,000,977 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Área Externa Quanto às estações do ano, observa-se que a área externa apresentou médias de temperatura do ar diferentes, conforme Quadro 15. Portanto há diferença significativa em pelo menos uma das estações do ano, podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de acordo com a estação do ano. QUADRO 15 Análise de variância de temperatura do ar na área externa Tratamentos (entre) Resíduos (dentro) Total Soma dos quadrados Graus de liberdade Quadrados Médios 76, , , , , Estatística F calc Sig. 3,472,044 O teste de Tukey separou as médias em dois grupos diferentes, a área externa apresentou médias de temperatura do ar homogêneas no outono e verão, formando o grupo 1, com grau de significância igual a,188 entre si, enquanto que, o verão e o inverno formaram o grupo 2, com grau de significância de,724 entre eles, conforme Quadro 16. Pode- se afirmar que as médias de temperatura do ar no outono e no inverno são estatisticamente diferentes.

127 107 QUADRO 16 Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área externa ESTAÇÃO DO ANO N GRUPOS α =, Outono 11 27,9 Verão 11 30,5 30,5 Inverno 11 31,5 Sig.,188,724 *α<,05 Há diferença significativa α>,05 Não há diferença significativa Avaliação dos brises soleils A avaliação dos brises soleils por meio do programa Analysis SOL-AR 6.2 possibilitou encontrar a máscara de sombra que os dispositivos proporcionam em cada janela da sala de aula e também da sala de reunião. Após selecionar a latitude de Cuiabá de sul, e a orientação da fachada analisada tem-se a visualização do traçado da máscara de sombra Sala de aula Janela 1, Janela 2, Janela 3 e Janela 4 De acordo com a carta solar para a latitude estudada observa-se que a fachada nordeste recebe radiação solar direta desde pouco depois das 5h E 30min às 14h e 15min. Os brises soleils proporcionam sombreamento nas janelas J1, J2 e J3 no mês de dezembro das 6h e 15min às 11h e 15min, em janeiro e novembro das 6h e 30min às 11h e 30min. Nos meses de fevereiro e outubro os brises protegem as janelas da incidência direta do sol do período das 6h e 45min às 12h e 15min. Nos meses de março e setembro as janelas estão protegidas das 7h às 13h, em abril e agosto das 7h e 30min às 13h e 30min. Já nos meses de maio e julho os dispositivos de proteção solar proporcionam sombreamento das 7h e 45min às 14h e 15min e no mês de junho das 8h às 14h 15min. De maneira geral, pode-se dizer que o brise soleil cumpre bem a sua função, uma vez que proporciona sombreamento no horário de uso do ambiente na maioria dos meses do ano. A Figura 62, a Figura 63 e a Figura 64 apresentam as máscaras de sombra proporcionadas pelos dispositivos de proteção solar nas janelas 1 (J1), janela 2 (J2) e janela 3 (J3) respectivamente.

128 108 FIGURA 62 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 1 (J1) FIGURA 63 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 2 (J2)

129 109 FIGURA 64 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 3 (J3) FIGURA 65 Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 4 (J4) Observa-se na Figura 65 que apenas a janela 4 (J4) difere das outras janelas quanto à proteção da radiação solar por meio do brise soleil vertical, que proporciona