Conceito de conforto térmico humano

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1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Conceito de conforto térmico humano Projeto FEUP 2014/ Engenharia Química: Prof. Armando Silva e Prof. Manuel Firmino Prof. João Bastos Equipa Q1FQI04_1: Supervisor: José Inácio Martins Monitor: Helder Xavier Nunes Estudantes & Autores: Ana Isabel Pimenta up @fe.up.pt Joana Campos up @fe.up.pt Beatriz Oliveira up @fe.up.pt Maria João Neto up @fe.up.pt Rafaela Pereira up @fe.up.pt

2 RESUMO Este relatório foi desenvolvido em torno das definições de conforto térmico humano e de sistemas de ventilação de edifícios. Os seres vivos recorrem à homeostasia para contrariar as alterações provocadas pelo meio exterior e o equilíbrio dinâmico nos sistemas biológicos é assegurado pelo sistema endócrino. Relativamente à resposta a alterações de temperaturas, recorrem à termorregulação para estabilizar a temperatura corporal e, no caso do Homem, esta é desencadeada pelo hipotálamo. O bem-estar no contexto de conforto térmico significa não sentir calor nem frio e, então, o conforto térmico é um conceito subjetivo, pois depende de fatores quantificáveis e não quantificáveis. A grande maioria das pessoas passa muito tempo em espaços fechados, pelo que é necessário recorrer a métodos que aumentem o seu conforto. Os edifícios estão constantemente sujeitos à ventilação natural, nomeadamente efeito da ação do vento e/ou efeito de chaminé. Foi necessário, contudo, recorrer à ventilação mecânica de modo a combater algumas das desvantagens da ventilação natural. Surge, assim, a ventilação híbrida, que junta o melhor dos dois sistemas de ventilação Palavras-chave Conforto térmico, bem-estar, mecanismos de troca de calor, balanço energético, sistemas de ventilação, ventilação natural, ventilação mecânica. 2

3 AGRADECIMENTOS Para a elaboração deste relatório foram essenciais os contributos do monitor, Helder Nunes, e do supervisor, José Inácio Martins, que sempre se demonstraram compreensivos e recetivos no esclarecimento de dúvidas e delineamento do projeto. Aos dois um merecido agradecimento. Deixa-se também uma palavra de apreço a todas as entidades participantes na Semana do Projeto FEUP. Os conhecimentos adquiridos tanto nas apresentações teóricas como nas aulas práticas irão desempenhar decerto um papel imprescindível no nosso percurso académico e profissional. Um último agradecimento especial à FEUP por disponibilizar os recursos necessários à concretização deste trabalho. 3

4 ÍNDICE DE FIGURAS Fig. 1 Regulação da temperatural corporal Fig. 2 - Temperatura corporal de conforto térmico Fig. 3 - Escala de perceção térmica Fig. 4 - PPD em função dos valores de PMV Fig. 5 - Diagrama de conforto em função da temperatura e humidade relativa Fig. 6 - Transferência de calor por convecção Fig. 7 - Transferência de energia solar para a terra Fig. 8 - Transferência de calor por condução Fig. 9 - Mecanismos de trocas de calor Fig Distribuição de pressões resultantes da ação do vento na envolvente Fig Distribuição caraterística das pressões resultantes da combinação de efeitos Fig Equação da taxa de ventilação necessária para promover o conforto térmico

5 INDICE RESUMO INTRODUÇÃO CONCEITO DO CONFORTO TÉRMICO HUMANO Sistema de Autorregulação da Temperatura do Corpo Humano O Conceito De Bem-Estar Índices de conforto térmico Mecanismos de trocas de calor Conforto térmico de um indivíduo Equação do Conforto Térmico Conforto térmico nas habitações/edifícios Portas, janelas e tetos Humidade Temperatura do chão Isolamento Térmico Sistemas de ventilação de edifícios Ventilação Natural vs. Ventilação Mecânica Caraterização da Ventilação Natural Efeito de chaminé Efeito da ação do vento Efeito combinado Tipos de sistemas de ventilação mecânica Insuflação Mecânica Extração Mecânica Sistema Balanceado Sistemas de Ventilação e Conforto Térmico CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

6 1. INTRODUÇÃO Ao longo de toda a história da Humanidade, o Homem teve sempre a necessidade de regular a sua temperatura corporal para combater as variações existentes no meio exterior. Deste modo, o corpo humano, consoante à alteração da temperatura a que é sujeito aumento ou diminuição - irá desenvolver uma determinada resposta, através do hipotálamo. O conforto térmico é, então, um conceito subjetivo uma vez que varia consoante as pessoas e depende de fatores quantificáveis e não quantificáveis, tal como a temperatura e os hábitos, respetivamente. O bem-estar no contexto de conforto térmico significa, portanto, não sentir calor nem frio. É de conhecimento geral que os edifícios estão constantemente sujeitos à ventilação natural, como por exemplo através das frinchas das portas. Assim, e tendo em conta que a grande maioria das pessoas passa muitas horas em espaços fechados, nomeadamente no local de trabalho ou em casa, foi necessário desenvolver alguns métodos que permitissem uma ventilação natural mais eficaz e ainda alternativas à mesma, tudo de modo a aumentar o grau de conforto térmico. Essas alternativas consistem no desenvolvimento de dispositivos de ventilação mecânica. A junção desses dois sistemas de ventilação, sistemas mistos, permite uma renovação do ar interior mais eficaz e, consequentemente, uma melhoria do bem-estar do ser humano. O processo de ventilação deve ainda ter em conta o local, a exposição solar, os ventos predominantes, os materiais construtivos e a implantação do edifício. Assim, neste trabalho, para além da análise de como ocorre a regulação da temperatura corporal no ser humano e o que é o conforto térmico, far-se-á ainda a sua interligação com os mecanismos de ventilação. 6

7 2. CONCEITO DO CONFORTO TÉRMICO HUMANO 2.1. Sistema de Autorregulação da Temperatura do Corpo Humano Um sistema pode ser termodinamicamente aberto, fechado ou isolado. Os sistemas biológicos são sistemas abertos, na medida em que efetuam trocas de matéria e energia com o meio, o que leva a constantes alterações internas do sistema. Assim, os seres vivos utilizam certos mecanismos de forma a contrariar as mudanças provocadas pelo meio exterior, mantendo a constância no meio interno, isto é, a homeostasia. Este equilíbrio dinâmico nos sistemas biológicos é mantido por uma série de processos de retroação ou feedback, que surgem nos organismos em resposta a estímulos do meio. Existem dois tipos de feedback: o positivo e o negativo. Nos animais, os processos de feedback são assegurados pelo sistema nervoso e pelo sistema hormonal ou endócrino. O feedback negativo é o mais utilizado pelos sistemas biológicos e o melhor processo para manter a homeostasia. Pelo contrário, o sistema de feedback positivo ocorre em situações mais raras como é o caso da estimulação sexual. (Martins 2010) A termorregulação, Fig. 1, é pois um conjunto de mecanismos que permite estabilizar a temperatura corporal dos animais face às variações térmicas do meio externo. Este processo é, então, essencial para os seres vivos tanto a nível da manutenção da taxa do metabolismo celular como a nível da manutenção da integridade do organismo. A termorregulação funciona como mecanismo de retroação (feedback) negativa e é, no caso do Homem, desencadeada pelo hipotálamo. (Vitória 2009) O hipotálamo constitui uma ponte entre os sistemas nervoso e o endócrino. Por um lado, elabora hormonas libertadas ao nível da neuro-hipófise. Por outro lado, segrega inúmeras hormonas estimulantes ou inibidoras da produção de diversas 7

8 hormonas por parte da adeno-hipófise. O hipotálamo é o principal centro integrador das atividades dos órgãos viscerais, sendo um dos principais responsáveis pela homeostasia corporal. (Medipédia 2012) É o hipotálamo que, recebendo um estímulo externo, vai comandar o resto do organismo a atuar de forma a contrariar esse estímulo. Tal como está esquematizado na figura 1, os nervos da pele sentem uma variação da temperatura, enviam um estímulo ao hipotálamo que, ao receber o estímulo, vai desencadear certas funções, como por exemplo a contração dos músculos esqueléticos e os capilares sanguíneos. Quando o hipotálamo deteta um aumento da temperatura, promove a vasodilatação de forma a aumentar a taxa de transferência de calor através dos vasos sanguíneos, que se encontram mais à superfície da pele. Desencadeia também a transpiração, estimulando as glândulas sudoríparas, uma vez que a evaporação da água da superfície do corpo implica perda de calor, entalpia ou calor latente de vaporização. Pelo contrário, quando ocorre diminuição da temperatura, o hipotálamo promove a vasoconstrição, de forma a evitar a perda de calor através dos vasos sanguíneos, a ereção dos pelos, de modo a formar uma camada de ar à superfície da pele, e desencadeia contrações musculares involuntárias (tremores), que levam ao aumento da taxa metabólica. 8

9 Fig. 1 Regulação da temperatural corporal O Conceito De Bem-Estar "A zona de conforto representa aquele ponto no qual a pessoa necessita de consumir a menor quantidade de energia para se adaptar ao ambiente circunstante". (Olygay, 1973) O conforto térmico é um conceito que não pode ser definido com exatidão. Para um mesmo ambiente com várias pessoas com vestuário diferente e a praticar diferentes atividades, é difícil conceber um ambiente agradável a todos. A zona de conforto não é algo objetivo, pois varia consoante as pessoas e depende de fatores quantificáveis como a temperatura e humidade do ar, e não quantificáveis como os hábitos e o estado mental. O bem-estar no contexto de conforto térmico significa não sentir calor nem frio. Quando as condições exteriores permitem que os mecanismos de regulação térmica 9

10 de um indivíduo sejam reduzidas o máximo possível, ou seja, que o organismo esteja em equilíbrio com o meio envolvente, dizemos que esta termicamente confortável, Fig. 2. Fig. 2 - Temperatura corporal de conforto térmico Índices de conforto térmico Com a finalidade de avaliar a perceção térmica, foram criados índices de conforto térmico tais como o PMV (Predicted Mean Vote voto previsto médio) e o PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied - percentagem previsível de insatisfeitos). Partindo de uma equação de balanço térmico para o corpo humano, foi criado o índice PMV, que corresponde a uma previsão da votação de um determinado número de pessoas relativamente a um dado ambiente térmico. Várias pessoas num mesmo espaço com vestuário e atividades diferentes terão uma diferente perceção do ambiente térmico envolvente. A escala de conforto térmico, apresentada na figura 3, representa o estado psicológico das pessoas em relação ao ambiente térmico em que se encontram e varia entre -3 e 3. 10

11 Fig. 3 - Escala de perceção térmica. Devido às diferenças entre os indivíduos, é impossível conceber um ambiente que seja considerado termicamente agradável por todos, pois irá sempre haver uma percentagem de pessoas insatisfeitas. O PPD, por sua vez, dá a conhecer o número de pessoas insatisfeitas com um certo ambiente térmico. Uma vez conhecidos os valores do índice PMV é possível determinar o PPD com base no gráfico representado na Fig. 4: Fig. 4 - PPD em função dos valores de PMV. A zona de conforto térmico localiza-se para valores de PMV contidos entre -0.5 e 0.5. Daqui pode-se concluir que a percentagem de pessoas insatisfeitas não deve ser superior a 10%. Pela análise da curva, conclui-se ainda que quando PMV é igual a 11

12 zero, ou seja, o ambiente é considerado neutro pela maioria das pessoas, existem cerca de 5% de indivíduos insatisfeitos. Pela análise destes dois índices é possível concluir, mais uma vez, que o conceito de conforto térmico é relativo, dependendo de vários fatores, logo é impossível definir uma zona termicamente confortável com exatidão. A Fig. 5 mostra as atitudes a assumir no contexto habitacional tendo em vista a obtenção do conforto térmico humano. Fig. 5 - Diagrama de conforto em função da temperatura e humidade relativa Mecanismos de trocas de calor Existem três tipos de mecanismos responsáveis pelas trocas de calor, que estão reproduzidos na figura 4: Convecção consiste na troca de calor existente entre fluidos (líquidos ou gasosos) com o exterior, i.e., baseia-se na diferença de densidades que é uma função da temperatura. É causada pelo movimento dos fluidos, transporte por movimento molecular, Fig

13 H 2 O fria H 2 O quente Fig. 6 - Transferência de calor por convecção. Radiação consiste na transferência de calor por ondas eletromagnéticas. São necessárias duas superfícies a diferentes temperaturas e a uma determinada distância uma da outra. Uma das superfícies, devido à vibração das moléculas superficiais liberta energia radiante que é em parte absorvida e em parte refletida pela outra superfície. Fig. 7 - Transferência de energia solar para a terra. Condução é a transferência de energia que se processa nos sólidos através do deslocamento de eletrões livres ou oscilações longitudinais da estrutura devido a uma diferença de temperatura entre duas superfícies, Fig. 8. sólido quente sólido fria Fig. 8 - Transferência de calor por condução. 13

14 A Fig.9 sintetiza os três tipos de processos de transporte de energia térmica. Fig. 9 - Mecanismos de trocas de calor. Nos edifícios, o mecanismo de troca de calor mais frequente é a condução, e depende da condutividade térmica dos materiais (K [W/m. ºC]), da espessura do elemento envolvente (e [m]), da área da superfície (A [m 2 ]) e da diferença de temperatura entre as duas - equação (1). (1) 2.5. Conforto térmico de um indivíduo Quando é medida a temperatura de uma certa divisão, é importante lembrar que o ser humano não sente a temperatura do quarto em si, mas sim a energia perdida pelo seu corpo. Assim sendo, há quatro grandes parâmetros a ter em conta: 1. Temperatura do Ar 2. Temperatura Média Radiante (temperatura média à superfície dos elementos que envolvem a divisão) 3. Velocidade do Ar 4. Humidade 14

15 A influência que estes parâmetros têm na energia perdida pelo corpo não é igual. No entanto, não é suficiente a medição de apenas um deles. Por exemplo, a Temperatura Média Radiante tem normalmente uma maior influência do que a Temperatura do Ar Equação do Conforto Térmico Equação do Conforto Térmico A Equação do Conforto Térmico, equação (2), permite calcular o balanço energético no corpo humano. Esta equação, contabilizando diversos dados, tais como a transpiração, respiração, metabolismo, etc., estabelece uma relação entre parâmetros físicos possíveis de serem contabilizados e a sensação térmica neutra (conforto térmico) tal como experienciada por um indivíduo normal. (2) ( M W ) q q S ( C R E ) ( C E ) ( S S ) sk res sk res res sk cr (3) ( C R) qrad qconv qcond Sendo: M = metabolismo, W/m 2 W = trabalho mecânico realizado, W/m 2 q rsk = calor perdido pela pele, W/m 2 q res = calor perdido por respiração, W/m 2 C + R = Perda de calor sensível pela pele, W/m 2 E sk = calor perdido por evaporação através da pele, W/m 2 C res = calor perdido por convecção através da respiração, W/m 2 E res = calor perdido por evaporação através da respiração, W/m 2 S sk = calor armazenado na pele, W/m 2 S cr = calor armazenado internamente, W/m 2 Uma análise a esta equação revela que a temperatura das superfícies da divisão onde uma pessoa se encontra tem uma grande influência na sua sensação térmica. 15

16 Ou seja, uma alteração 1 C na temperatura dessas mesmas superfícies pode equivaler a uma mudança de 1 C na temperatura do ar. Contudo, a humidade do quarto tem apenas moderada importância no conforto térmico do indivíduo. (LABEE 2002) 2.7. Conforto térmico nas habitações/edifícios A maior parte das pessoas passa muitas horas em espaços fechados, nomeadamente no trabalho ou em casa. É portanto da maior importância o seu conforto, para que se possam concentrar ao máximo, ou então tirar o maior proveito do seu tempo de relaxamento. A forma como os edifícios são construídos decide em grande parte o conforto térmico futuro das pessoas que o vão habitar. São os edifícios que providenciam contraste entre o interior e o exterior, permitindo manter uma temperatura adequada no interior, enquanto o exterior se encontra demasiado quente ou demasiado frio. Elementos como paredes, coberturas, pavimentos, portas e janelas, por exemplo, contribuem para uma construção consistente e adequada. Sendo assim, quais são as soluções disponíveis no sector da construção que nos permitem aumentar o conforto térmico humano em habitações e edifícios? Quais as causas do desconforto? Portas, janelas e tetos Foram já realizadas diferentes experiências com pessoas expostas a diferentes Temperaturas Médias Radiantes, isto é, divisões cujas superfícies e envolvimento se encontravam a diferentes temperaturas. Estas experiências permitiram concluir que janelas frias e tetos quentes eram as causas de maior desconforto térmico, enquanto o contrário provocava menor desconforto térmico, comparativamente. Durante estas experiências todas as outras superfícies do quarto e a temperatura do ar se encontravam à mesma temperatura. (LABEE 2002) 16

17 Quanto mais baixa for a condutividade térmica do material com que são feitas as infraestruturas e maior a sua capacidade térmica, menores serão as trocas de calor. Para além disso, existem materiais com características específicas para cada infraestrutura. A solução mais óbvia será, claro, abrir as portas e janelas no caso de o interior estar excessivamente quente, de modo a criar correntes de ar, e fechar portas e janelas em caso contrário, mantendo o calor no interior Humidade A humidade é muitas vezes responsável pela degradação das estruturas e materiais existentes, provocando custos de manutenção, problemas de durabilidade e desconforto térmico. (ASHRAE 1997) Para evitar a ocorrência de condensações, que originam humidade, é necessária a utilização de ventilação, para diminuir os índices de humidade interiores, e bom isolamento das paredes, para um aumento da sua temperatura e consequente diminuição do nível de saturação Temperatura do chão A ocorrência de situações de desconforto térmico devido à temperatura do chão é mais provável em divisões onde normalmente se anda descalço, nomeadamente nas casas-de-banho. Pode-se afirmar que o desconforto térmico nas extremidades (mãos, pés, ponta do nariz, etc.), quando comparado a outras partes do corpo, causa, em geral, um maior desconforto a nível global. Existem muitas outras causas de desconforto térmico, tais como a temperatura e velocidade do ar, a quantidade de roupa, a radiação incidente, etc. Dentro da habitação é possível diminuir os seus efeitos através de algumas das formas já faladas e muitas outras, dentre as quais se encontra o isolamento térmico. 17

18 Isolamento Térmico O isolamento térmico tem como função diminuir as trocas de calor existentes entre o edifício e o exterior. Materiais ou estruturas que são bons isolantes térmicos são caracterizados por uma alta resistência térmica, estabelecendo uma barreira entre dois meios que, em condições normais, rapidamente igualariam a sua temperatura. O melhor isolante térmico é o vácuo. No entanto, na construção da estrutura de uma habitação, torna-se extremamente difícil a criação de vácuo, pelo que se utilizam materiais porosos ou fibrosos, como por exemplo a cortiça. Ao retardar o fluxo de calor pela envolvente do edifício, os isolamentos térmicos possuem várias funções (ASHRAE 1997): Conservam a energia devido à redução das perdas de calor; Controlam a temperatura superficial de equipamentos e estruturas; Ajudam a controlar a temperatura de um processo químico, equipamentos e estruturas; Previnem as condensações em superfícies com a temperatura inferior ao ponto de orvalho; Reduzem as flutuações térmicas dos espaços, aumentando o conforto térmico Sistemas de ventilação de edifícios As necessidades de ventilação foram, durante séculos, básicas com origem nos fluxos através de aberturas não controladas (frinchas de todo o tipo). Os caudais de ar, para além de permitirem a renovação do ar, geram também desconforto devido às perdas térmicas, correntes de ar e ainda, no caso da renovação do ar ser feita através das janelas ou portas, à entrada de pós, detritos ou chuva e diminuição da segurança. (Viegas 2010) Foi, portanto, necessário desenvolver um conjunto de processos que permitissem a troca de ar entre o interior e o exterior de forma controlada. 18

19 Embora seja possível observar que existe uma certa tendência por optar pela Ventilação Mecânica, também se pode constatar que a Ventilação Natural não deixou de ser uma opção viável tendo em conta que esta é um processo mais económico. De uma forma geral, na Ventilação Natural não se utiliza qualquer dispositivo mecânico capaz de forçar a circulação de ar no interior do edifício. Esta é garantida, portanto, por fenómenos físicos, naturais e capazes de originar diferenças de pressão que possam provocar o deslocamento de caudais de ar. A Ventilação Mecânica é feita através de aparelhos mecânicos, tais como os ventiladores, que irão provocar as variações de pressão pretendidas. Existe ainda um terceiro tipo de ventilação que tenta combinar as vantagens dos dois mecanismos referidos anteriormente: Ventilação Híbrida. Este mecanismo consiste, essencialmente, na junção das qualidades dos dois mecanismos referidos anteriormente. Relativamente à ventilação em Portugal, até aos anos 60, esta era predominantemente natural e era realizada através da permeabilidade da caixilharia e da caixa de estore e da extração natural nas cozinhas e instalações sanitárias. Progressivamente, foi-se introduzindo os aparelhos de ventilação mecânica, como por exemplo, o exaustor. (Viegas 2010) Ventilação Natural vs. Ventilação Mecânica A Ventilação Natural apresenta diversas vantagens em relação à ventilação mecânica. Algumas dessas vantagens são as seguintes: Mais económica devido a menores custos de instalação, operação e manutenção; Produção de menos ruído; Tecnologia baseada na sustentabilidade e não prejudica o ambiente; Geralmente, ocupa menos espaço; Permite um maior contacto com a natureza. 19

20 Contudo, a Ventilação Natural apresenta também alguns inconvenientes, que são enunciados de seguida: Difícil controlo dos caudais de ar devido às possíveis variações das forças da natureza. Deste modo, em certas alturas, como, por exemplo, durante o Verão, a ventilação é insuficiente para satisfazer as necessidades do ser humano. Podem-se também observar situações de caudais de ar excessivos; Depende de fatores tais como as condições climatéricas e o design e localização do edifício para que seja eficiente; Dificuldade de aplicação de técnicas de recuperação de calor; A filtração de partículas que se encontram já no interior do edifício é impossível; Os ocupantes estão, por vezes, sujeitos às condições sonoras e atmosféricas do exterior; Maior dificuldade na previsão do funcionamento destes mecanismos devido à sua complexidade Caraterização da Ventilação Natural A Ventilação Natural, tal como se referiu anteriormente, é assegurada pela existência de fenómenos físicos e naturais que provocam o deslocamento de caudais de ar devido às diferenças de pressão. Não se utiliza, portanto, um dispositivo mecânico que force a circulação de ar no interior do edifício. Os dois tipos de sistema de ventilação natural mais comuns são: Efeito de Chaminé e Efeito da Ação do Vento. 20

21 Efeito de chaminé O efeito de chaminé é um dos tipos de sistema de ventilação natural mais comum. Este efeito apoia-se nas variações de temperatura entre o ar interior e o exterior. Por esse motivo, é também designado por Gradiente Térmico. Como é de conhecimento geral, o ar frio é mais denso do que o ar quente. Deste modo, quando o ar interior se encontra a uma maior temperatura do que o exterior, num edifício com aberturas na zona mais elevada, verifica-se que o ar interior tende a sair por essas mesmas aberturas, enquanto o ar exterior entra pelas aberturas inferiores. O contrário ocorre quando o ar interior se encontra a uma menor temperatura do que o exterior. Existe, contudo, uma zona denominada zona neutra onde as pressões internas se igualam às externas e é possível observar que a presença de uma abertura nessa mesma zona não produz entrada e/ou saída de ar. Assim, pode-se afirmar que o efeito de chaminé é um processo de convecção natural Efeito da ação do vento O efeito da ação do vento ocorre quando o vento incide num determinado obstáculo, originando um campo de pressões positivas ou negativas que se dispõem pelas diferentes faces do obstáculo em questão. A pressão ser positiva ou negativa depende de vários fatores, nomeadamente: orientação e magnitude do vento incidente e da forma e dimensão dos prédios. As diferenças de pressão vão, então, originar caudais de ventilação que serão causados pelas aberturas das fachadas. Tal é verificável (figura 6), a partir da exposição direta da fachada ao vento, sendo esta a única que apresenta pressões positivas, possibilitando, dessa forma a entrada. Já as restantes fachadas e aberturas das coberturas permitem a saída do ar, motivo pelo qual é importante dispor de vãos nas diferentes fachadas. 21

22 Fig Distribuição de pressões resultantes da ação do vento na envolvente Efeito combinado Os dois efeitos anteriores não ocorrem isoladamente como foram expostos, mas sim em conjunto. Deste modo, os dois efeitos garantem a renovação do ar interior e mantêm um ambiente confortável. Para que se obtenha a melhor ventilação natural possível, é necessário, portanto, estudar e verificar se estes efeitos não se vão anular entre si. A combinação destes efeitos pode criar bastantes situações diferentes, uma vez que, apesar do efeito de chaminé ser pouco variável para os períodos de tempo em que as temperaturas sofram variações pouco significativas, as pressões verificadas no efeito da ação do vento dependem dos diversos fatores anteriormente referidos. Assim, não é possível obter uma única representação com todas as combinações. Pode-se então adotar a seguinte representação caraterística (figura 7). 22

23 Fig Distribuição caraterística das pressões resultantes da combinação de efeitos Tipos de sistemas de ventilação mecânica Tal como referido anteriormente, as variações de pressão pretendidas podem ser feitas utilizando-se aparelhos mecânicos, como por exemplo os ventiladores. As formas distintas de utilização mais usuais desses dispositivos mecânicos são: insuflação mecânica, extração mecânica e sistema balanceado Insuflação Mecânica Este dispositivo consiste, tal como o nome indica, na insuflação de ar através de uma rede de condutas que estão associadas a um ventilador. O ventilador força, então, a entrada de ar, levando a um aumento da pressão no interior do edifício e obrigando, consequentemente, o ar a sair pelas aberturas do edifício. Esta insuflação, feita em diversos pontos do edifício, permite filtrar o ar que entra e um controlo da temperatura e humidade do ar. (Peneda (2013) Extração Mecânica Na extração mecânica ocorre o oposto daquilo que acontece na insuflação mecânica: o ar é forçado a sair através de uma rede de condutas ligadas a um dispositivo de extração mecânica. Assim, neste caso, verifica-se uma depressão no interior, levando à entrada do ar exterior pelas aberturas do edifício. (Peneda (2013) 23

24 Sistema Balanceado O sistema balanceado combina a insuflação e a extração mecânicas. Deve-se, então, controlar esses dois mecanismos para que se verifique uma ligeira depressão no interior do edifício e haja insuflação de cerca de 90 a 95% do caudal extraído. Há, ainda, um sistema de recuperação de calor, em que o ar insulado é pré-aquecido através do ar extraído Sistemas de Ventilação e Conforto Térmico De facto os sistemas de ventilação exercem uma função imprescindível na regulação da temperatura no interior das edificações e, consequentemente na promoção de um maior conforto térmico. Assim, no período do Verão a ventilação poderá ser aproveitada de duas formas: aumento da velocidade do ar, que resulta num aumento das perdas de calor por convecção pelo corpo humano e aumentam a taxa de evaporação ao nível cutâneo, ou, por outro lado, através do arrefecimento da massa estrutural do edifício durante a noite, aproveitando a massa estrutural arrefecida durante a noite de forma a diminuir a temperatura interior. De forma a calcular a taxa de ventilação necessária para promover o conforto térmico, é utilizada a equação apresentada na Fig. 12 onde, a partir da temperatura interior de conforto (Ti) e da carga térmica interior, é executado um balanço energético entre a carga térmica que entra no edifício e a carga térmica que sai, calculando assim a taxa de ventilação necessária para remover uma certa quantidade de calor (Q) dos edifícios. Fig Equação da taxa de ventilação necessária para promover o conforto térmico. Onde: - densidade do ar (Kg/m 3 ) C p- calor especifico do ar (J/Kg. C ) 24

25 3. CONCLUSÃO Dado o que foi discutido ao longo do trabalho é possível concluir que o conceito de conforto térmico humano abrange uma série de áreas que em conformidade entre elas definem um conjunto de fatores essenciais para o bom funcionamento das funções vitais humanas. Dessa forma, os diferentes tipos de ventilação exercem uma função fundamental para o equilíbrio térmico humano. Apesar das desvantagens intrínsecas às mesmas, julgamos que estas são colmatadas com as suas primazias. A longo prazo, os sistemas de ventilação natural poderão ser uma solução bastante eficiente e sustentável, no entanto é necessária uma prévia análise de certas condicionantes como: o clima, a dimensão e orientação das aberturas, forma do edifício, necessidades. Por conseguinte, a sustentabilidade ambiental bem como a qualidade da saúde do indivíduo serão fatores a ter em consideração, daí a ventilação natural deter um ponto fulcral para o desenvolvimento de projetos que apostem nessas áreas aliando com o conforto térmico do indivíduo. 25

26 4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Águas, Miguel P. N. 2000/01. Conforto Térmico - Módulo da Disciplina de Mestrado - Métodos Instrumentais em Energia e Ambiente. Curado, António José Candeias. Janeiro de Conforto Térmico e Eficiência Energética nos Edifícios de Habitação Social Reabilitados. Mestrado, Universidade do Porto. ESFEROVITE. ESFEROVITE 2012 Conforto Térmico. Acedido a 12 de outubro de LabEEE. Thermal Comfort. Acedido a 1 de outubro de Lamberts, Roberto, Luciano Dutra, and Fernando Pereira Eficiência Energética na Arquitetura: PROCEL. 3.ª ed. Martins, Hugo. Biologia e Geologia - 10º Ano - Regulação nos seres vivos. Acedido a 8 de outubro de %C2%BA-Ano-Regulacao-nos-seres-vivos. Medipédia. Glândulas endócrinas: hipotálamo e hipófise - Fisiologia Acedido a 8 de outubro de E8d0xoZ.dpuf. Moreira, Catarina Termorregulação. Acedido a 8 de outubro de C3%A3o. Peneda, Miguel Armando de Araújo Recomendação para o projeto de sistemas de ventilação mista em edifícios de Habitação. Mestrado, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto. Viegas, João Carlos. Setembro de Cadernos Edifícios 6: Ventilação e qualidade do ar interior. Lisboa: LNEC. Vitória, Cristina Termorregulação. Acedido a 8 de outubro de Wikipedia, the free encyclopedia Thermal comfort. Acedido a 10 de outubro de