Conforto térmico estratégias gerais

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1 Sarah Lago Norte ESTRATÉGIAS PASSIVAS E ATIVAS DE CONFORTO AMBIENTAL (térmico e lumínico) ZEA 1022 Princípios de Bioclimatologia Prof. Cristiane Gonçalves Titto Prof. João Adriano Rossignolo Material Elaborado pelo ArqTeMa IAU/SC (Profa. Rosana Caran) Sarah Rio Centro da Ufal Suframa Conforto térmico estratégias gerais Frio isolamento Quente-úmido pouco inércia térmica e bastante ventilação (grandes aberturas) Quente-seco alta inércia térmica e pouca ventilação (pequenas aberturas) 1

2 ILUMINAÇÃO NATURAL Uso da carta solar Dupla condição de radiação no inverno e no verão Carta solar para São Paulo Latitude 24 Sul ARQUITETURA VERNACULAR Construção típica de clima frio Construção típica de clima quente-seco Construções típicas de clima tropicais 2

3 Construção na China. 8 a 15º de redução no verão e 10º de aquecimento no inverno. Face sul idosos; face oeste crianças; face leste cozinha e outros; face norte banheiros e animais. Construção na China. Quente-seco 3

4 Vista aérea da zona central de Bagdá. Quente-seco Captadores de vento no Paquistão. 4

5 Pueblos nos EUA. Construção em barro. Iglu. 5

6 ESTRATÉGIAS DE CONFORTO 1) Estratégias passivas Alcance do conforto térmico sem o gasto de energia elétrica Parque Guinle Lúcio Costa 2) Estratégias ativas Alcance do conforto térmico com o uso de energia elétrica Melhora do conforto higrotérmico Reduz a impermeabilização do solo Melhora a qualidade do ar Proporciona bem-estar Aumenta a qualidade de vida VEGETAÇÃO Igreja do centro administrativo, Salvador BA Arquiteto Lelé 6

7 VEGETAÇÃO Melhora a qualidade do ar Proporciona bem-estar Aumenta a qualidade de vida Cobertura verde Niemeyer VEGETAÇÃO Reduz o fenômeno: ilha de calor Valoriza a arquitetura Arborização Urbana EDITT Tower, Singapura Projeto do arquiteto Ken Yeang 7

8 VEGETAÇÃO Hospitais da Rede Sarah Kubitschek Albedo baixo: evita a re-emissão da radiação em forma de calor Equilíbrio da temperatura e estabilidade do clima: processo da fotossíntese Sarah de Salvador Sarah do Rio de Janeiro Hospital Sarah Kubitschek - Salvador Sarah do Rio de Janeiro TETO JARDIM Redução dos ganhos de calor no verão e das perdas térmicas no inverno Materiais com baixo potencial de impacto ambiental City Hall - Chicago 8

9 UMIDIFICAÇÃO: VEGETAÇÃO E MASSAS D ÁGUA RESFRIAMENTO EVAPORATIVO 9

10 Ar mais fresco RESFRIAMENTO EVAPORATIVO Eficiente e saudável Menor custo Redução da temperatura RESFRIAMENTO EVAPORATIVO 10

11 RESFRIAMENTO EVAPORATIVO Climas secos: Umidificar o ar Auxilia no decréscimo da temperatura Refresca o vento Filtra as partículas de poeira Sarah de Salvador Sarah do Rio de Janeiro Sarah Infantil Rio de Janeiro Sarah Lago norte - Brasília Sarah de Fortaleza RESFRIAMENTO EVAPORATIVO Direto Indireto A cascata no Pavilhão de Sevilha, do arquiteto Nicholas Grimshaw, fez com que o edifício consumisse apenas ¼ da energia que seria necessária se fosse climatizada com ar condicionado 11

12 VENTILAÇÃO CRUZADA Geometria do edifício Fator essencial Construções abertas Integração dos espaços internos com os externos Varandas, pérgulas, venezianas Permeabilidade das correntes de ar Unidade de Artesanato da Comunidade Venezianas permeabilidade indígena Krahô Rômulo Bonelli das correntes de ar Portas pivotantes em torno de todo o edifício pode ser inteiramente aberto à ventilação natural VENTILAÇÃO DE ESPAÇOS SOB A EDIFICAÇÃO Aberturas localizadas na zona de maior fluxo do ar Libera o edifício das cargas térmicas dissipadas pelo terreno Edifício acima da zona de maior umidade 1,0m acima do solo livre de obstáculos embaixo da construção Ministério da Educação e Saúde Rio de Janeiro Edifício E1 (EESC) São Carlos 12

13 VENTILAÇÃO NA COBERTURA Cobertura face do edifício mais exposta a radiação solar Camada de ar ventilado: proteção térmica, reduzindo a entrada de calor na edificação Renovação do ar na cobertura: evita o acumulo do ar quente Hospital Sarah Kubitschek Rio de Janeiro VENTILAÇÃO NA COBERTURA Teto ventilado e refletor a ventilação do ático em regiões quentes é desejável e recomendável. Isto aumenta a resistência térmica da câmara de ar e, conseqüentemente, reduz a transmitância térmica eosganhosdecalor (NBR ,2003,p.5). Universidade Federal de Viçosa - MG Residência 13

14 EFEITO CHAMINÉ Diferença de temperatura Diferença de pressão - Ts (saída) T = Ts - Te Fluxo de ar é maior... temp. Depende... temp. ext. e temp. int. tamanho das aberturas altura + Te (entrada) distância vertical entre as aberturas aberturas de entrada e saída de = dimensão Indústrias de calçados de Jaú EFEITO CHAMINÉ Fonte: PRADO,

15 EFEITO CHAMINÉ Secretarias do Centro da Bahia - Lelé Através de esquadrias móveis o ar entra possibilitando a ventilação cruzada. Em seguida, o ar é eliminado através de poços contidos entre os pilares centrais (efeito chaminé), vedados de ambos os lados com painéis metálicos de venezianas Poços nos pilares Esquadrias móveis EFEITO CHAMINÉ Universidade de Manaus - Severiano Porto Abertura zenital/lanternin forro Ventilação cruzada + efeito chaminé Aberturas laterais dos dois lados Aberturas zenitais + lanternin da cobertura: localizada a sotavento Cobertura separada do edifício: circulação de ar entre o forro e o telhado Módulos de concreto em forma de tronco de pirâmide oca que funcionam como coifas para retirada do ar efeito chaminé Coifa: amplia a distância vertical p/ eliminar o ar quente O pédireito é de 3,85m a 8,70m entre o início e o fim da coifa boa altura para ocorrer a ventilação No entanto, a abertura de saída de ar é muito pequena, o que prejudica a ventilação SUFRAMA - Severiano Porto 15

16 PEITORIL VENTILADO Centro de pesquisa Multidisciplinar da Universidade Federal do Alagoas - Ufal Aberturas permanentes para ventilação somente em climas quentes o ano todo. Não funciona em São Carlos. Nesse caso, deve ser prevista a possibilidade de fechamento. Osuna Housing, Sevilha 16

17 Osuna Housing, Sevilha Face norte. Monitorada 18 meses. 60% de economia no inverno. Youth Forum (JUFO), Alemanha 17

18 Youth Forum (JUFO), Alemanha Casa na Colina, Aldrans (Áustria) Horst Hebert 18

19 Casa na Colina, Aldrans (Áustria) Horst Hebert 1,5 m de profundidade 8ºC. Verão e inverno. Hospital Sarah, Brasília Lelé 19

20 Hospital Sarah, Brasília Lelé Hospital Sarah, Brasília Lelé Galerias. 20

21 Hospital Sarah, Brasília Lelé Hospital Sarah, Brasília Lelé Sistema de ventilação. 21

22 EFEITO CHAMINÉ Hospitais da Rede Sarah Kubitschek Salvador EFEITO CHAMINÉ Hospitais da Rede Sarah Kubitschek - Fortaleza Velocidade do ar e pressão estática inversamente proporcional 22

23 ILUMINAÇÃO NATURAL ILUMINAÇÃO NATURAL Benefícios da luz natural 1) Satisfação e bem estar dos usuários 2) Aumento da produtividade 3) Redução do consumo de energia elétrica 4) Contribuição para construção sustentável Tem sido associada a: 1) Maior produtividade 2) Menos índice de faltas no trabalho 3) Diminuição de erros e defeitos em produtos 4) Atitudes positivas 5) Redução de cansaço e de fadiga visual 23

24 ILUMINAÇÃO NATURAL Uso da carta solar Dupla condição de radiação no inverno e no verão Carta solar para São Paulo Latitude 24 Sul ILUMINAÇÃO NATURAL Iluminação lateral 1) Desuniformidade da distribuição lumínica no ambiente 2) Diminui com a distância da janela 3) Eficiente até 1,5d da altura do piso a verga 24

25 ILUMINAÇÃO NATURAL PRATELEIRA DE LUZ Quando dimensionada corretamente, diminui a incidência da radiação solar sem interferir da luz natural Divide a abertura em duas porções horizontais: Superior: destinada a iluminação Inferior: destinada ao contato visual e a ventilação Intercepta a radiação solar direta e redireciona a luz para o forro Reduz o ganho de calor Uniformiza a distribuição da luz natural no interior ILUMINAÇÃO NATURAL PRATELEIRA DE LUZ 1) Melhora a distribuição da iluminação e reduz o ofuscamento 2) Pode ser utilizada como quebra-sol 3) A parte superior da prateleira deve ser branca fosca ou difusa e não visível em nenhum ponto da sala 4) Forro deve ser liso e claro 5) Pode-se considerar diferentes formas e materiais para redirecionar raios solares ou bloqueá-los 25

26 ILUMINAÇÃO NATURAL Sistemas espelhados. ILUMINAÇÃO NATURAL Redirecionamento de luz. 26

27 ILUMINAÇÃO NATURAL Luminária solar. ILUMINAÇÃO NATURAL Luminária solar. 27

28 ILUMINAÇÃO NATURAL Heliostato. Coletores de luz com rastreamento solar heliostato. 28

29 Centro de exposições e congressos, Linz ( Suíça) Centro de exposições e congressos, Linz ( Suíça) 29

30 Prisma / Caixilharia dupla. Redirecionamento da luz de acordo com a luz solar. 30

31 Edifício Suva, Basilea (Suíça) Herzog e de Meuron Corte da fachada transparente. Painéis fotovoltáicos na cobertura. 31

32 Shadovoltaics. Shadovoltaics. 32

33 CHAMINÉ SOLAR Favorecer o efeito de extração ao aquecer o ar que está no interior de um ambiente com um captador de cor escura, protegido pro vidro. Ao aquecer este ar cria-se um efeito de sucção nas aberturas inferiores CHAMINÉ EÓLICA Sistemas de chaminés eólicas podem ser incorporadas ao projeto da edificação para garantir melhores taxas de ventilação interna nos ambientes 1 Divisória que evita a mistura do ar que entra com o que sai 2 Costeleta / cilindro-padrão do duto em cada lado da chaminé 3 Parte da chaminé que fica à mostra no telhado 4 Seção da câmera que incorpora duto de 150mm de diâmetro 33

34 ILUMINAÇÃO NATURAL Sarah Lago Norte Tetos de policarbonato fixos e móveis Sarah Lago norte: Iluminação natural Sarah Rio de Janeiro: Iluminação e ventilação naturais Sarah Rio de Janeiro ILUMINAÇÃO NATURAL Sarah Rio de Janeiro Basculantes de policarbonato Basculantes de policarbonato 34

35 ILUMINAÇÃO NATURAL Sarah Rio de Janeiro Arcos retráteis de policarbonato Peças fixas Peças fixas Auditório do Sarah Rio de Janeiro ILUMINAÇÃO NATURAL Cúpula de aço em formato de flor. Móvel para a entrada de luz e dos ventos 35

36 ILUMINAÇÃO NATURAL O Instituto do Mundo Árabe de Jean Nouvel, tem sua fachada revestida com dispositivos em forma de diafragma. Estes elementos tem sua forma controla eletronicamente, criando diferentes condições de iluminação e oferecendo proteção contra o sol. ILUMINAÇÃO NATURAL A luz natural também é bastante explorada por Hong Kong and Shanghai Bank de Norma Foster, construindo elementos refletores dentro e fora do edifício. Assim, a luz é distribuída pelos diversos andares, aumentando a qualidade do ambiente visual no interior do edifício e reduzindo o consumo de energia para a iluminação artificial 36

37 ILUMINAÇÃO NATURAL Faixas em policarbonato translúcido Indústria de Calçado de Jaú Fonte: PRADO, 2010 ILUMINAÇÃO NATURAL Iluminação Lateral Indústria de Calçado de Jaú Fonte: PRADO,

38 ILUMINAÇÃO NATURAL Zenital Iluminação Zenital ILUMINAÇÃO NATURAL DomusAcrílico 38

39 ILUMINAÇÃO NATURAL Projeto para aeroporto internacional Hercílio Luz Florianópolis Arquitetos Mario Bisseli e Guilherme Motta ILUMINAÇÃO NATURAL Omega Centro de Vida Sustentável. Nova Yorque Incidência da luz natural sem afetar a carga térmica H&B Arquitetura 39

40 BRISES Controlam a entrada de luz Bloqueia a radiação solar direta, evitando o efeito estufa Definem a fachada arquitetônica Elemento compositivo da fachada Estética BRISES: INSOLAÇÃO E ILUMINAÇÃO NATURAL Dependendo da orientação podem ser: Horizontais, verticais ou mistos Fixos ou móveis Podem ser confeccionados de diversos materiais: aço, vidro, concreto, plástico, entre outros Embaixada da Noruega Brises metálicos móveis Edifício Marginal Pinheiros S.P. Paulo Bruna Arquitetos Associados 40

41 BRISES: INSOLAÇÃO E ILUMINAÇÃO NATURAL Sarah Rio de Janeiro - Lelé SUFRAMA Porto SOLUÇÕES INTEGRADAS Sarah Salvador - Lelé Áreas de transição Possibilitam a luz natural e a incidência dos ventos, barrando a entrada da radiação solar direta Integração dos espaços (internos e externos) Convivência dos pacientes Muro Athos Bulcão Possibilitam a luz natural e a incidência dos ventos, barrando a entrada da radiação solar direta Muro vazado: possibilita o contato visual Humanização dos espaços 41

42 Sarah Rio de Janeiro - Lelé SOLUÇÕES INTEGRADAS Beiral + Sheds + Brises Possibilitam o uso da luz natural e a saída do ar (efeito chaminé), barrando a incidência da radiação solar direta nas fachadas laterais. Industrias de calçado - Jaú Exaustor eólico Exaustor eólico de policarbonato translúcido: ventilação + iluminação natural PAREDE TROMBE A parede trombe (trombe wall) é um sistema criado na no ano de 1957 na França pelo Engenheiro Felix Trombe e pelo Arquiteto Jacques Michel. As paredes de Michel-Trombe, ou paredes Trombe, como são conhecidas, possuem um grande potencial na promoção do conforto térmico de uma edificação, já que podem ser utilizadas com a intenção de tomar partido da ventilação natural ou da inércia térmica (ELSADIG, 2005). 42

43 PAREDE TROMBE Este dispositivo arquitetônico consiste em uma parede orientada ao sol, no caso do hemisfério sul, deve estar voltada para o norte, de espessura moderada com uma abertura inferior e outra superior, com o lado externo totalmente coberto por um painel de vidro, com separação de 5 a 10cm, promovendo assim o aquecimento do ambiente onde se encontra. Para promover ventilação, a parede deve ter apenas a abertura inferior e o painel de vidro deve ter uma abertura superior. O ar exterior entra por outra abertura em uma parede diferente e o ar interior, quente, sai pela Parede Trombe. Inércia térmica Ventilação natural PAREDE TROMBE Ao utilizar as paredes trombe em conjunto com janelas, beirais e outros componentes arquitetônicos podem equilibrar a distribuição do calor durante o ano nas edificações, promovendo a ventilação natural no verão e o aquecimento solar no inverno 43

44 INÉRCIA TÉRMICA/AQUECIMENTO SOLAR CORES Térmico Visual Estético Área e orientação da superfície Psicológico Função x Atividade Tempo de permanência 44

45 CORES Leitura Agradável! Infantil x Adulto CORES Tranquilidade... 45

46 CORES RADIAÇÃO VISÍVEL Região para a qual o olho humano é sensível: Sensação de visão e percepção das cores. Diferentes cores em função do comprimento de onda: nm RADIAÇÃO INFRAVERMELHA Infravermelho de Ondas Curtas: Radiação Solar: Responsável pelos ganhos de calor nos edifícios. Radiaçao Infravermelho Infravermelho de Ondas Longas: Radiação emitida pelos corpos à temperatura ambiente. 46

47 Superfície RADIAÇÃO opaca exposta DE ONDAS ao Sol: CURTAS Absortância Solar (α): Expressa a % da energia solar incidente que é ABSORVIDA pela superfície. Refletância Solar (ρ): Radiaçao de ondas curtas Expressa a % da energia solar incidente que é REFLETIDA pela superfície. Branca: α = 20% ρ = 80% Preta: α = 95% ρ = 5% CORES + ou -absorvedoras conforme a tonalidade Cor α (solar) ( Pintura Preta 0,98 Concreto Aparente 0,65-0,80 Tijolo Cerâmico Vermelho 0,65-0,80 Chapas de Alumínio Novas 0,40-0,65 Chapas de Alumínio Sujas 0,70-0,90 Pintura Branca 0,20 Pintura com Cal 0,12-0,15 Quanto mais escura a cor maior absortância 47

48 CORES Cobertura: Superfície mais exposta aos raios solares CORES Branca: α = 20% Azul: α = 75% Pintar as paredes expostas ao Sol com cores claras, pois absorvem menos calor do Sol 48

49 RESFRIAMENTO ARTIFICIAL Ar condicionado Quente frio/ Piso - Teto: Alto consumo energético Ambientes onde é imprescindível a climatização, devido à função Ex. laboratórios Locais onde o condicionamento passivo é insuficiente Suscetível a organismos patogênicos Exige manutenção periódica RESFRIAMENTO ARTIFICIAL 49

50 AQUECIMENTO ARTIFICIAL Lareiras Pisos aquecidos Convectores ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Vários tipos de lâmpadas incandescente, fluorescente, leds, halógenas (par), dicróica, vapor de sódio Coloridas ou brancas: podem modificar as cores originais 50

51 ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Vários tipos de lâmpadas Coloridas ou brancas: podem modificar as cores e causar ofuscamento Variação no gasto energético ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Incandescente: uso geral - residencial Fluorescente: iluminação geral de áreas qualidade de luz + economia de energia. Ex. depósitos, galpões industriais, supermercados, escritórios, escolas, hospitais, residências e similares. Também indicada para uso em sancas (iluminação indireta). 51

52 ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Halógena: utilizadas como luz difusa em lojas, vitrinas, grandes áreas internas, auditórios, fachadas ou, ainda, em pequenas quadras esportivas. Dicróica: possuem luz branca com alta temperatura de cor. São lâmpadas halógenas no centro de um refletor espelhado, multifacetado. Devido à concentração de luz, têm ótima reprodução de cores. Valorizam a iluminação de vitrines, decoração, objetos, quadros e ambientes sem provocar alteração de cor. Vapor de Sódio: Possui sódio a baixa pressão no seu interior. É principalmente utilizada para iluminação externa e de estradas; ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Utilizadas para decoração, paisagismo, execução de tarefas... Difusa ou direta Mc Laren Technology Centre, Londres Norman Foster 52

53 ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Shopping de São Paulo Nichos com lâmpadas fluorescentes, iluminação do ambiente com halógenas Variação na iluminação do ambiente ILUMINAÇÃO ARTIFICAL Jardim iluminado 53