AVALIAÇÃO PÓS-OCUPAÇÃO E SUSTENTABILIDADE EM RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR - PORTO ALEGRE - RS

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1 AVALIAÇÃO PÓS-OCUPAÇÃO E SUSTENTABILIDADE EM RESIDÊNCIA UNIFAMILIAR - PORTO ALEGRE - RS COSTI, Marilice Docente da PUCRS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Arquiteta e Urbanista, Mestre em Arquitetura marilice@net.crea-rs.org.br - Rua Santana, 666/ 504 CEP Porto Alegre RS - Tel.: 0xx RESUMO Este estudo de caso foi desenvolvido em uma residência unifamiliar em bairro residencial em Porto Alegre/RS. Dependendo da estação, os moradores queixavam-se do calor ou frio excessivo no segundo pavimento. Foram feitos: walkthrough, quando se fez a avaliação tecno-construtiva; a medição da temperatura de superfície e temperaturas mínima e máxima no interior foram feitas em vários momentos, entrevista com os usuários, levantamento fotográfico, configurando-se uma avaliação pós-ocupação qualitativa. Constatou-se que não havia critério para uso adequado das aberturas, havia frestas nos lambris e o isolamento térmico estava degradado. Foram feitas recomendações para projeto e orientações aos moradores quanto ao manejo das aberturas. Após a obra ter sido executada, as medições foram refeitas para fins comparativos. No verão de 2004, o ar-condicionado passou quase todo o tempo desligado, provando que o sistema projetado proporcionou conforto térmico, demonstrou eficiência e maior sustentabilidade. ABSTRACT This case study had been developed on a unifamiliar residence in a residencial district in Porto Alegre /RS. The residents complained about the both excessive hot and cold temperatures on the second floor. Walkthrough, photographic survey and a techno-constructive assessment had been made, superficial temperature and interior maximum and minimum temperatures had been measured, users interviewed. A post-occupancy evaluation had been made: a qualitative survey. Residents behavior regarding the handling of openings, such as doors and windows, had no criteria; there were cracks in the lambris and thermal isolation was degraded. Recommendations for the project and orientations for the residents about handling the openings had been made. After the work execution, measurements were remade by means of comparison. In summer 2004, airconditioning was only used for one day, proving the projected system efficiency and resulting in more sustainability to the habitation. INTRODUÇÃO A cidade de Porto Alegre possui clima subtropical úmido, altitude média de 46 m. Sua proximidade de 100 km do Oceano Atlântico e por ser delimitar com o estuário do rio Guaíba, possui temperatura média anual de 19,5 ºC. As extremas oscilam entre 40,7ºC (313,7 K) e 2,4ºC (280,6 K). As mínimas ocorrem por volta das 6 horas e a máxima por volta das 15 horas. Possui variações bruscas de temperatura devido ao movimento das massas de ar. A média anual da umidade relativa do ar é 75,9 % (MASCARÓ,1996). Neste estudo, foram isoladas as variáveis: ventos urbanos e o fenômeno da convecção, devido à complexidade de uma medição in loco e a variabilidade da velocidade do ar em função do entorno. Casas sem adequado isolamento térmico ou paredes com pouca inércia, necessitam de uso contínuo de equipamentos de climatização (ar-condicionado, estufas, ventiladores ou lareiras) para que exista conforto. Por outro lado, observa-se que os habitantes não possuem conhecimento de funcionamento adequado das esquadrias em relação ao clima da capital. Abrem nos momentos de insolação intensa no verão ou nos dias muito frios, alterando a temperatura interna das casas, sem critério algum. Afirmam FROTA e SCHIFFER (1995, 53) que à arquitetura cabe, tanto amenizar as sensações de desconforto impostas por climas muito rígidos, tais como os de excessivo calor, frio ou ventos, como também propiciar ambientes que sejam, no mínimo, tão confortáveis como os espaços ao ar livre em climas amenos. Quando não existe adequado isolamento térmico e as paredes possuem baixa inércia, qualquer pavimento criado sob o telhado, não tem outra saída senão o uso de equipamentos para que os usuários possam suportar o frio, que pode chegar próximo de 1ºC no inverno e mais de 36º C no verão. Os elementos absorvedores de calor e com grande

2 inércia no entorno da casa: basalto, cores escuras utilizadas nas pinturas, especialmente na orientação de nordeste a oeste. Apesar das condições atmosféricas da área urbana, que tendem a aquecer regiões devido à concentração de fontes de aquecimento, a região é bem servida de árvores, a casa fica próxima a uma praça e há poucos edifícios altos no mesmo bairro (baixa densidade), não devendo ocorrer ilhota térmica conforme Lúcia Mascaró descreve (1991). A vegetação nos lotes é esparsa, amenizando a intensidade do vento, mas a rua em frente à casa é larga, favorecendo a ventilação urbana. Uma avaliação pós-ocupação - onde se incluiu além da avaliação do desempenho térmico do envelope, um estudo do comportamento dos usuários - foi feita para verificar os motivos do segundo pavimento estar tão quente ou tão frio dependendo das condições climáticas do dia. O trabalho teve como objetivo dimensionar novo isolamento térmico e projetar um sistema de remoção do ar sob o telhado, além de orientar os moradores quanto ao funcionamento das aberturas, tentando interferir em seu comportamento, para que o ar-condicionado não precisasse ser ligado e a temperatura pudesse ser amenizada. MÉTODOS Os métodos empregados foram: a) anamnese, visita exploratória e estudos dos documentos (projeto arquitetônico e memorial descritivo) e do entorno; b) entrevista com os usuários da casa (proprietários e doméstica); c) levantamento das condições térmicas e estudo dos movimentos do ar; d) verificação das perdas térmicas; e) cálculo da resistência térmica e dimensionamento do isolamento térmico; f) recomendações para projeto; g) orientações aos usuários quanto ao comportamento das esquadrias e seu manuseio. a) Anamnese (estudo do projeto arquitetônico e do memorial descritivo), estudo do entorno, observações in loco e walkthrough. O bairro é residencial e nos passeios existe vegetação de médio porte. A casa se encontra recuada no lote e acima do nível da rua. O acesso é por escada no recuo de jardim. Nos fundos, existem garagem, uma área com churrasqueira e canil. A vegetação no interior do lote não tem sido permanente, pois tem sofrido podas freqüentes. No interior do lote, as calçadas são de basalto. Construída em alvenaria de tijolos maciços na década de 40 (fig. 1 e 4), sua cobertura é de telhas de cerâmica francesas com inclinação de 45º. Sofreu várias reformas: na década de 80, foi criado um segundo pavimento para área íntima sob o telhado (pendural de aproximadamente 4,00 m), iluminado e ventilado por mansardas, e no térreo o seu funcionamento foi alterado devido a novo programa. Foi feita uma laje pré-moldada de entrepiso (vigotas e tavelas) sobre o antigo forro de estuque. O acesso passou a ser feito através de escada helicoidal de ferro. As paredes dos quartos são de lambris de madeira a sudeste e em alvenaria de tijolos a noroeste e em ambos oitões (nordeste e sudoeste). As janelas dos quartos do segundo pavimento são de correr com venezianas, diferentes do primeiro pavimento, que são tipo guilhotina com contrapesos e persianas externas ou de abrir com venezianas, todas na cor branca. No pavimento inferior, todo o forro é de gesso com sancas, no piso superior, repete-se o lambri de madeira usado nas divisórias. Banheiros, cozinha e áreas de serviço possuem janelas basculantes de ferro em ambos pavimentos. Em 2001, a fachada principal foi alterada (fig. 2 e 5) para sombrear e proteger o acesso principal, criou-se uma linguagem contemporânea na edificação. Em 2002, o telhado foi reformado e as telhas foram substituídas.

3 Figura 1 Fachada sudoeste (até 2001) Figura 2 Fachadas nordeste e sudoeste (2002) Nos documentos, observou-se o tipo de material, a vida útil e as condições atuais. O isolamento térmico de lã de vidro existia a mais de vinte anos, estava totalmente degradado e não havia sido colocado nas paredes divisórias, apenas no forro. A madeira especificada para as divisórias não era a especificada no memorial. Na figura 3, em vermelho, as paredes dos oitões. NORTE Figura 3 - Planta Baixa - 2º pav Além disso, verificou-se que, além das frestas existentes nas paredes divisórias do lambri, o ar vindo da fachada sudeste penetrava também, permanentemente, no primeiro pavimento, pela janela basculante do sanitário, por não possuir estanqueidade quando fechada. No inverno, o ar frio vindo desta janela e pelas frestas baixava muito a temperatura na área íntima no 2º pavimento. No verão, o calor retido sob o telhado não possibilitava a troca térmica. O ar-condicionado era ligado intermitentemente.

4 Figura 4 2º pav. antes da reforma Figura 5 Corte década 80 b) Entrevista com os usuários da casa (proprietários e empregada doméstica) Quando da entrevista, a queixa dos usuários era que sentiam muito frio ou muito calor, sendo necessário o uso contínuo do ar-condicionado para a obtenção de conforto. Foi relatado e observado o manejo das esquadrias na orientação noroeste. Os moradores abriam as janelas para ventilar sem dar-se conta da questão térmica, gerando absorção de frio ou calor, aumentando a carga térmica nos dias quentes e resfriando o ambiente nos dias frios, obrigando ao uso do ar-condicionado e aumentando o consumo energético. A empregada doméstica abria as janelas todas as manhãs e as deixava abertas quando não chovia. c) Levantamento das condições térmicas e estudo dos movimentos do ar Foram feitas medições de temperatura das superfícies com Termômetro Infravermelho de Leitura rápida de superfície, Marca: INSTRUTERM, Modelo TI-095, Range: -10 C~300 C, Distância do Objeto: 1000 mm. As temperaturas máxima e mínima em dias quente e frio e comparados com dados depois da reforma. Com os dados, verificou-se de que forma ocorriam as perdas térmicas e sua relação com a insolação/ temperatura do dia. Nos dias frios, o ar, ao se movimentar vindo da direção sudeste, penetrava especialmente pelas frestas e no verão, o ar ficava retido sob a cobertura, não perdendo a temperatura devido ao grande colchão de ar quente. Observou-se que quando a temperatura mínima em Porto Alegre era de 18,5 ºC (291,5 K), a mínima dentro do quarto de casal era de 21,0 ºC (294 K), portanto dentro da área de conforto (em torno de 22ºC (295 K), conforme OLGAY). Enquanto no exterior a diferença térmica entre a máxima e a mínima temperatura era de 7,5 ºC (280,5 K), no interior ela era de 5 ºC (278 K), considerando-se ainda que o proprietário abria sempre as janelas para ventilar e de 1 a 2 ºC (274 a 275 K), se as janelas permaneciam fechadas no período de maior insolação naquela fachada. Observou-se também que o piso de basalto ao meio dia, chegava a ter ºC ( K). Um pequeno arbusto existente anteriormente reduzia em 9ºC (282 K), o calor que era absorvido na parede de alvenaria no 1º pavimento, devido ao sombreamento que fazia. A cor azul e marfim também demonstraram diferenças térmicas de até 9 ºC(282 K): na fachada noroeste, ao meio dia, a moldura azul nas janelas chegou a medir 44 ºC de temperatura superficial e a marfim 35 ºC (308 K), confirmando LAMBERTS, DUTRA, PEREIRA (1997) e MASCARÓ (1991) quanto à absortividade das cores.

5 Nos dados abaixo, pode-se observar que as temperaturas internas oscilam dentro ou muito próximas da área de conforto, segundo OLGYAY (1998, 23). A medição feita dia 12/04/2004 foi tomada com as janelas abertas durante o dia e as demais medidas com as janelas fechadas. Daí, pode-se observar que o isolamento térmico está adequado. Também se observa que o calor, apesar da temperatura externa ter baixado, ficou retido durante maior tempo, não havendo a troca térmica que havia no ano anterior quando não havia isolamento. Figura 6 Fachada Sudeste Figura 7 Lambri Quarto casal Tabela 1 - Temperaturas máximas e mínimas Data / hora Medidas Quarto de Casal Temp mín ext ºC e K P.Alegre Temp máx. int ºC e K P.Alegre Diferença Térm.ext. ºC e K Temp. mín int ºC e K Temp.máx int ºC e K Diferença Térm.Int. ºC e K 12/04/04 12:00 18,5 / 291,5 26,0 / 299,0 7,5 / 280,5 21 / / 299 5,0 / 278,0 26/04/04 24:00 7,4 / 280,4 18,7 / 291,7 11,7 /284,7 20 / / 294 1,0 / 274,0 27/04/04 08:00 8,3 / 281,3 21,1 / 294,1 12,8 / 285,8 21 / ,5 / 295,5 1,5 / 274,5 Fonte: do autor. Devido à inércia, as paredes da fachada noroeste- alvenaria de tijolos furados, possuíam diferença térmica entre 4 e 5 graus centígrados (277 e 278 K) e na fachada nordeste (fundos) 6 a 7ºC ( K), oitão de tijolos maciços antigos com reboco no exterior. Na fachada que não recebe sol (fig. 7) as diferenças térmicas eram menores de 1ºC (274 K). Tabela 2 Temperatura superficial em relação às fachadas 1º pav. 1º.pav Paredes alvenaria Temperatura superficial ºC e K ao meio-dia 12/04/2004 NE - nordeste ext Cozinha 31 / 304 Diferença térmica ºC e K NE - nordeste int 28 / / 270 SO - sudoeste ext Sala estar 29 / 302 SO - sudoeste int 24 / / 272 NO - noroeste ext Sala estar 35 / 308 NO - noroeste int 24 / / 264 Fonte: da autora SE - sudeste ext Vestíbulo 24 / 297 SE - sudeste int 23 / / 272

6 Foram analisados dados de consumo energético, mas devido ao aumento de número de pessoas na casa e uso de chuveiro elétrico, tais dados pouco puderam ser conclusivos e comparados com o ano anterior antes da colocação do isolamento térmico novo. Apenas um mês pôde ser avaliado, quando houve o mesmo número de usuários na casa e o mês esteve quente, neste mês cerca de 100 Kw foram economizados, pois não houve uso do arcondicionado, o que foi observado em período no ano anterior, com comportamento térmico similar. d) Verificação das perdas térmicas Conforme MASCARÓ (1991), a orientação da casa em função da radiação solar, para a latitude de Porto Alegre se encontra favorável para a fachada maior noroeste, resultando portanto, em menor absorção de carga térmica. As telhas nesta orientação chegaram a ter entre 57ºC (330 K) na sua superfície externa, com diferença térmica de para a superfície interna, mas no interior, as paredes possuíam 26º C (299 K). Observou-se que as perdas térmicas no inverno ocorriam pela orientação sudeste, especialmente, onde se localizavam os lambris com frestas. No verão, o ganho térmico ocorria especialmente pela fachada noroeste, onde o telhado absorve radiação solar (fig.9), pela baixa convecção do ar sob as telhas. O aumento da carga térmica se devia pela falta de isolamento adequado e por causa do comportamento dos usuários no manejo das esquadrias. Figura 9 Fachada Noroeste e Sudoeste e) Cálculo da resistência térmica e dimensionamento do isolamento térmico Calculou-se novo isolamento térmico e definiu-se a sua colocação, chegou-se à seguinte resistência térmica necessária, para o isolamento térmico: Resistência térmica mín. = 0,58 m 2 ºC /W, Condutividade máxima = W/m ºC. Resultado: espessura mínima de poliestireno expandido (isopor): 50 mm, devendo ser colocado no lado externo de todas as divisórias, inclusive, nas portinholas de acesso ao telhado. f) Recomendações para projeto Remoção de todo o isolamento térmico antigo e colocação do isolamento novo em todas as superfícies de madeira, no exterior. Colocação de dois exaustores com capacidade para movimentar 17 m 3 (volume de ar entre o forro e a cobertura) e 7 m 3 (volume de ar entre as telhas, entrepiso e parede divisória) (fig.10) na fachada

7 sudeste para forçar a convecção e remover o ar contido entre as paredes divisórias e a cobertura. Onde havia dois alçapões para acesso ao telhado, colocar grelhas com aletas móveis para controle da saída do ar quente, tendo na parte superior uma tela mosquiteira para evitar acesso de insetos. Para maior controle térmico, fazer vedação das frestas, sejam entre os lambris das paredes e do forro, sejam sob a porta, janelas mal fechadas, etc. O ar, retido entre os lambris com isolamento e o telhado, será sugado pelas grelhas e removido para o exterior de forma natural se houver ventos urbanos e as grelhas estiverem abertas ou será movimentado pelos exaustores colocados na fachada nordeste (oitão fundos) podendo ser acionados por interruptor no quarto de casal. Figura 10 Exaustor e isolamento Figura 11 Grelha g) Orientações aos usuários quanto ao comportamento das esquadrias e seu manuseio Quanto ao manejo das esquadrias, o comportamento dos usuários estava incorreto, desconhecendo o movimento do ar. Foi dada orientação por escrito e in loco, demonstrando os ganhos de calor e as perdas de frio. Afirma Lúcia Mascaró (1991, 63) que nos climas compostos com estação fria, é conveniente que a câmara de ar não seja ventilada no inverno, portanto, a orientação dada aos moradores é que não ligassem o exaustor no inverno e mantivessem fechadas as grelhas, pois o ar ganha calor na estação quente e perde na estação fria. No verão ou dias quentes: Deixar as janelas sombreadas (venezianas fechadas) sempre que o sol incidir na fachada noroeste. Abrir as vidraças somente quando o sol não incidir nas superfícies daquela fachada e, apenas, o tempo suficiente para efetuar a troca do ar ambiental. Deixar as venezianas fechadas com as vidraças abertas durante a noite, quando houver vento/brisa. Ligar o exaustor sempre que for necessário remover o ar quente retido entre as paredes divisórias e o teto de madeira e as telhas. No inverno ou em dias frios: Preferencialmente, abrir as janelas apenas quando o sol incidir no ambiente,deixar as vidraças abertas apenas o tempo suficiente para efetuar a troca do ar do ambiente. Deixar as venezianas abertas com os vidros fechados, apenas enquanto o sol penetra através dos vidros. Fechar vidraças e venezianas, assim que houver sombreamento da fachada.quando houver sol incidindo, ligar o exaustor apenas para remover o ar frio retido entre o teto de madeira e as telhas. Evitar janelas abertas na orientação sul, no 1º pavimento quando a temperatura estiver baixa, exceto quando houver umidade devido aos banhos, o que poderá ser controlado através do fechamento da porta do sanitário no piso inferior. CONSIDERAÇÕES FINAIS Para uma avaliação pós-ocupação qualitativa, tudo deve ser analisado: o entorno e as condições climáticas da região, a implantação no lote e a vegetação e pavimentações externas, a orientação solar, o desempenho dos materiais, as patologias, as cores das superfícies externas, as condições térmicas do ambiente e, especialmente, o comportamento dos usuários, pois pode estar ali a maior causa do aumento da carga térmica. Neste caso, o isolamento novo, reduziu as diferenças térmicas no ambiente. Devido a isto também, o uso do ar-condicionado não foi necessário, pois conforme informações dos usuários, nos dias mais quentes, ele não foi ligado, apenas os exaustores em determinado período enquanto as grelhas estavam com as aletas abertas. Logo, a casa passou a ser sustentável em quase todo o período de verão. Observe-se que a diferença térmica quando as janelas estão abertas é maior, logo, para que haja sustentabilidade, deve ser dada orientação quanto ao manejo das esquadrias, pois sem que os usuários compreendam o fenômeno dos ganhos e das perdas térmicas em uma edificação, não reduzirão o consumo energético.

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS FROTA, Anésia Barros; SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual de Conforto Térmico. São Paulo: Studio Nobel, LAMBERTS, Roberto; DUTRA, Luciano; PEREIRA, Fernando O. R. Eficiência energética na arquitetura. São Paulo: PW, MASCARÓ, Lúcia. Ambiência Urbana. Porto Alegre: Sagra D.C. Luzzatto, MASCARÓ, Lúcia. Energia na edificação: estratégia para minimizar seu consumo. São Paulo: projeto,1991. OLGYAY. Arquitectura y clima: manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas. Barcelona: Gustavo Gili, 1998.