Análise crítica dos métodos de avaliação de desempenho térmico da ABNT NBR para a Zona Bioclimática 8

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1 1º. Workshop de Integração da rede de Pesquisa INOVATEC FINEP [Polo USP] 9 e 10 de Agosto de 2012 Pirassununga, SP Brasil Análise crítica dos métodos de avaliação de desempenho térmico da ABNT NBR para a Zona Bioclimática 8 Critical analysis of methods for assessing thermal performance of ABNT NBR standard for Bioclimatic Zone 8 Adriana Camargo de Brito 1, Fulvio Vittorino 2, Maria Akutsu 3, Marcelo de Melo de Aquilino 4 1 Pesquisadora do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo adrianab@ipt.br CV Lattes: 2 Pesquisador do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo fulviov@ipt.br CV Lattes: 3 Pesquisador do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo akutsuma@ipt.br CV Lattes: 4 Pesquisador do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo aquilino@ipt.br CV Lattes: RESUMO Proposta: gerar contribuições para o aprimoramento da Norma ABNT NBR 15575, que apresenta inconsistências nos métodos de avaliação do desempenho térmico de edificações, em especial, na Zona Bioclimática 8. Método de pesquisa/abordagens: foi efetuada a avaliação do desempenho térmico de uma habitação pelos dois métodos presentes na norma, visando evidenciar suas limitações e indicar mecanismos para solucionar os problemas encontrados. Resultados: identificou- se que os limites de capacidade e transmitância térmica precisam ser revistos; constatou- se também que há necessidade aprimorar o zoneamento climático. Contribuições/Originalidade: sugestão de subdivisão da zona bioclimática 8, enfatizando a amplitude térmica e previsão o uso de material isolante térmico na cobertura. Palavras- chave: desempenho térmico, habitação. ABSTRACT Proposal: generate contributions to improve the ABNT NBR standard, due to some inconsistencies in the methods for evaluating the thermal performance of buildings, especially in Bioclimatic Zone 8. Methods: a dwelling thermal performance evaluation was made by the two methods presented in the standard, emphasizing its limitations, and indicating mechanisms to solve the problems. Findings: the results indicate that the limit values of themal capacity and thermal transmittance should be revised. Furthermore, the climatic zone needs to be improved. Originality/value: we suggest to perform a subdivision of climatic zone 8 and to stipulate the use of thermal insulation on the roof. Key- words: Thermal performance, Dwelling. Página35

2 1 INTRODUÇÃO Em análises da Norma ABNT NBR (ABNT, 2010) (Brito et. al., 2010) foram evidenciadas aspectos a serem aprimorados, com relação aos dois métodos de avaliação de desempenho térmico visando, principalmente, a sua compatibilização. O método simplificado apresenta limites para as propriedades dos componentes construtivos: transmitância e capacidade térmicas. Caso os componentes da envoltória não atendam aos limites estabelecidos para estas grandezas, é possível efetuar-se uma avaliação do comportamento térmico do edifício por meio de simulação computacional, considerando os dias típicos de projeto, de cidades localizadas nas 8 zonas bioclimáticas brasileiras, definidas na ABNT NBR (ABNT, 2005). As avaliações efetuadas para uma cidade constante em uma zona bioclimática têm validade para todas as localidades na mesma zona. O método simplificado, deveria garantir que sistemas construtivos inadequados às condições climáticas fossem facilmente identificados. Entretanto, os limites especificados nos critérios referentes à Zona Bioclimática 8, não apresentam o rigor necessário, permitindo que determinados sistemas sejam aprovados, sem terem as características imprescindíveis para produzirem um desempenho térmico mínimo às edificações. A respeito do método de avaliação por simulação, o zoneamento climático utilizado aloca na mesma zona, cidades com necessidades diferentes quanto às características térmicas do sistema construtivo/edifício. Assim, uma mesma edificação pode ser classificada em diferentes níveis de desempenho térmico em localidades diferentes dentro de uma mesma zona bioclimática. Neste trabalho são discutidas as limitações dos métodos de avaliação de desempenho térmico de edifícios da Norma ABNT NBR , apresentando contribuições para o seu aprimoramento. 2 MÉTODO Foram realizadas avaliações do desempenho térmico de uma habitação, pelos dois métodos previstos na Norma ABNT NBR 15575: cálculo das propriedades térmicas da envoltória e simulação computacional da edificação. Os detalhes dos objetos de estudo considerados nas avaliações estão apresentados no Anexo. Foram consideradas as condições climáticas de quatro cidades constantes na Zona Bioclimática 8 (Belém PA, Porto Velho- RO, Recife PE e Salvador, BA), com diferentes características quanto à amplitude térmica diária e radiação solar. Foram empregados 4 sistemas construtivos, com diferentes capacidades térmicas das paredes e transmitâncias térmicas da cobertura. São evidenciadas as situações em que a edificação atende aos critérios do método simplificado e não atendem aos do método por simulação. Além disso, são destacados os casos em que a avaliação de desempenho térmico foi impactada pela escolha da cidade. 3 RESULTADOS Os resultados da avaliação do desempenho térmico da edificação pelos dois métodos (Tabela 1) demonstram inconsistências, pois um dos sistemas construtivos ( C ) atende o nível Mínimo, segundo o método simplificado, mas não atende às exigências para o nível Mínimo pelo método da simulação em três cidades. Além disso, os níveis de desempenho Página36

3 obtidos pela edificação nas cidades consideradas são diferentes, sistemas construtivos B e C mesmo estando alocadas na mesma zona climática. Critérios: método Sistema Critérios: método por simulação computacional simplificado Construtivo Parede/cobertura Belém - PA Porto Velho - Recife - PE Salvador - BA A Não atende Não atende Não RO atende Não atende Não atende B Não atende Não atende Mínimo Mínimo Não atende C Mínimo Não atende Mínimo Não atende Não atende D Não atende Mínimo Mínimo Mínimo Mínimo Tabela 1. Níveis de desempenho térmico obtidos pela edificação, por sistema construtivo, por cidade, de acordo com os métodos simplificado e detalhado de avaliação de desempenho térmico (em destaque, as incoerências entre critério mínimo x simplificado e heterogeneidade de zona climática ). 4 CONCLUSÕES As cidades objeto da análise possuem características climáticas diferenciadas, embora alocadas na mesma zona bioclimática, repercutindo em diferentes resultados quanto ao atendimento dos critérios do nível de desempenho térmico Mínimo. O zoneamento climático precisa ser revisado dando ênfase às características semelhantes do ponto de vista de solicitações à resposta térmica da edificação, foco da ABNT NBR e não o diretamente o conforto humano como considerado na elaboração da ABNT NBR Neste estudo ficou evidente que pelo menos dois fatores devem ser obrigatoriamente considerados: a amplitude diária da temperatura do ar e a radiação solar global total diária em plano horizontal do dia típico de projeto. Sugere-se subdividir a zona bioclimática 8, de considerando os parâmetros acima citados. Quanto aos critérios presentes no método simplificado para a Zona Bioclimática 8, concluiuse que devem ser mais rigorosos quanto aos valores limite de transmitância térmica para as coberturas. s com transmitância térmica < 0,57 W/(m 2.K) viabilizam tanto o uso de paredes com elevada capacidade térmica e elevada transmitância como de baixa capacidade e baixa transmitância, na maior parte das cidades consideradas. Contudo, para se chegar aos valores mais adequados destes parâmetros, é necessário expandir-se a abrangência do estudo, contemplando um universo maior de tipologias construtivas, conforme as práticas vigentes no mercado de construção civil do país. REFERÊNCIAS ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR : Zoneamento bioclimático brasileiro. Rio de Janeiro, ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15575: Edifícios Habitacionais de até Cinco Pavimentos Desempenho. Rio de Janeiro, BRITO, A. C; Akutsu, M.; Vittorino, F. V.; Aquilino, M. M. Sugestões para revisão da Norma ABNT NBR :2008, referentes ao desempenho térmico. In Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído ENTAC CD-Rom, Página37

4 ANEXOS Procedimentos de avaliação do desempenho térmico - método simplificado Na avaliação do desempenho térmico da edificação pelo método simplificado, foram determinadas a transmitância térmica e a capacidade térmica das fachadas e a transmitância térmica das coberturas, como indicado na Tabela 2, verificando-se o atendimento aos critérios previstos na norma, apresentados na Tabela 3. Somente os sistemas construtivos em que houve o atendimento dos critérios tanto para paredes, quanto para coberturas, atenderam o nível Mínimo de desempenho térmico, conforme a Tabela 1. Descrição U (W/[m 2.K]) C (kj/[m 2.K]) Parede (α* = 0,30) (α* = 0,65) 1 2, , I 2,02 - II 0,57 - * absortância à radiação solar da superfície externa Tabela 2. Valores da transmitância térmica (U) de paredes e cobertura e capacidade térmica (C) de paredes (em vermelho os elementos que não atendem o nível Mínimo de acordo com o método simplificado) Fachada α* 0,4 α* > 0,4 α* 0,6 α* > 0,6 U 2,3 U 1,5 U 3,7 U 2,5 * absortância à radiação solar da superfície externa Tabela 3. Valores limite da transmitância térmica - U (W/[m2.K]) de coberturas e fachadas na Zona Bioclimática 8 Procedimentos de avaliação do desempenho térmico simulação A avaliação da habitação por simulação computacional foi realizada conforme método apresentado na ABNT NBR 15575, por meio do Programa EnergyPlus, que determina o comportamento térmico de edificações sob condições dinâmicas de exposição ao clima. Foram determinados os valores horários da temperatura do ar no interior de salas e dormitórios, com as janelas voltadas a Oeste, nos dias típicos de verão das cidades apresentadas na Tabela 4. Nas simulações foram consideradas as seguintes condições: o sombreamento das janelas, com cortinas, que reduzem em 50% a incidência da radiação solar global nos ambientes e ventilação dos ambientes a uma taxa de 5,0 Ren/h (cinco renovações do volume de ar do ambiente por hora). O critério de avaliação indica que quando a temperatura do ar interior é menor ou igual à temperatura do ar exterior, é atendido o nível de desempenho Mínimo. Foram analisados os resultados da resposta térmica do "Dormitório 1" (Figura 1), que apresenta condições mais críticas de exposição à radiação solar, além de estar localizado no segundo pavimento da edificação, sujeito às influencias da cobertura do edifício. Página38

5 Cidade Temperatura máxima diária ( o C) Amplitude térmica diária ( o C) Temperatura de bulbo úmido ( o C) Radiação solar (Wh/m 2 ) Belém - PA Porto Velho - RO Recife - PE Salvador - BA Tabela 4. Regras de formatação dos artigos Figura 1. Projeto da edificação, sem escala Parede Descrição a partir da face externa da edificação A B C D Placa cimentícia com espessura de 1 cm, espaço de ar, com espessura de 9 1 x x cm e gesso acartonado, com espessura de 12,5 mm 2 Painel de concreto leve, com espessura de 10 cm x x I Telha cerâmica, com espessura média de 2 cm, espaço de ar com espessura média de 40 cm e forro de gesso acartonado, com espessura de 12,5 mm Página39 II Mesma configuração de I, com acréscimo de 5 cm de lã de rocha sobre o forro x x x x Tabela 5. Descrição dos sistemas construtivos utilizados na habitação avaliada