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1 Conforto higrotérmico, rmico, insolação no projeto de arquitetura Arq. Cláudia Barroso-Krause, D.Sc DTC e PROARQ FAU/UFRJ

2

3 A pesquisa em conforto ambiental nas edificações tem procurado tomar uma nova atitude frente a arquitetura. Procura preservar a liberdade de escolha, mas associando-a a a sua responsabilidade ambiental

4 Qualidade de vida em projeto significa adequar a edificação a seu entorno climático o que por sua vez significa......entre outros procedimentos, garantir a justa cota de Sol e de ar, de forma a oferecer um ambiente propício às atividades ali previstas

5 Conhecer as necessidades ambientais da atividade prevista à edificação e trabalhar as decisões projetuais em função.

6 Conhecer as necessidades ambientais da atividade prevista à edificação e trabalhar as decisões projetuais em função. C C t 1 occ. 2 occ. Excesso de calor t Frio Excesso de calor Frio t 1 occ. 2 occ. t

7 Conforto ambiental no projeto Elementos de decisão de projeto envolvidos: tratamento do entorno distribuição da volumetria em função do entorno tratamento de fachadas escolha e proteção de aberturas luz e ar, luz sem ar, ar sem luz distribuição dos ambientes internos inclusão das necessidades visuais, acústicas e respiratórias

8 As etapas de projeto e os parceiros caderno de encargos (edital, orçamento...) necessidades do usuário o terreno e seu entorno: legislação, implantação, acesso,.. questão climática inverno, verão, chuvas, ventos, insolação... Ruído urbano e interno, segurança, a, eficiência energética no uso da edificação,... O projeto x outras especialidades envolvidas a etapa construtiva: o as-built,, o similar

9 O melhor momento de intervenção Liberdade de escolha restrições Croquis Anteprojeto Projeto Idéia Obra inicial terminada No início do projeto, em interação com o usuário, o lugar, seu entorno, o clima E os hábitos locais construtivos

10 M Metabolismo, ou a produção de calor interno do corpo face a determinada atividade. Pode ser incrementada pela ingestão de alimentos e líquidos. R C E R R Cv R trocas por radiação. Entre o Sol e o corpo, entre o corpo e a abóbada celeste, entre o corpo e os demais corpos (paredes, etc.) C trocas por condução, contato. Entre o corpo e toda superfície em que ele toca. Cv trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato direto. E trocas por evaporação/sudação. Eliminação do calor pela troca pulmonar, na expiração e através da pele, pelos poros.

11 M Metabolismo, ou a produção de calor interno face a determinada atividade R trocas por radiação C trocas por condução Cv trocas por convecção E perdas por evaporação/sudação. Eliminação do calor pela troca pulmonar, na expiração e através da pele, pelos poros. Condições de saúde do organismo: equação M ±R ± C ± Cv - E = 0 se mantenha ao longo do tempo.

12 As trocas térmicas ocorrem todo o tempo e podem mudar de sentido de perda para ganho de calor segundo haja mudança de local, de momento (dia/noite), vestuário (em função da resistência térmica da vestimenta) ou atividade (taxa metabólica).

13 CONFORTO HIGROTÉRMICO: sensação experimentada pelo organismo em determinadas condições ambientais de temperatura e umidade que, considerando fatores próprios como idade, vestimenta e atividade, não precisa fazer uso de seus sistemas termo-reguladores, para manter sua temperatura na faixa dos 36.5 C. Não confundir com percepção de conforto higrotérmico.. Qual a diferença?

14 Cenário de discussão: Praia de Jacarecica ( praia do estado da palestra), verão, 14hs, 2 set 1 lugar mundial de voley de praia, 12 anos de praia, perdendo em casa, por 7 a zero, Pedestre fora do peso, sedentário, sortudo, acidentalmente ganhando desde o 1 set...

15 As trocas térmicas entre o homem, a edificação e seu entorno: R E R R Arquitetura Cv C

16 Principais trocas higrotérmicas entre o homem e a construção: R trocas por radiação: entre o Sol e a construção, entre a abóbada celeste e a construção, entre o corpo e as paredes, entre as faces internas das paredes. C trocas por condução, contato entre o corpo e toda superfície em que ele toca, através das paredes. Cv trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato direto, entre o ar e as paredes (externa e internamente).

17 Conforto ambiental e higrotermia: a questão primordial Status do projeto: climatizado ou não? Usuário clima exterior ocupação exterior As diferentes diretrizes que se impõem conforto garantido internamente isolamento/proteção conforto administrado com o exterior estratégias bioclimáticas

18 A biblioteca Status do projeto: climatizado ou não? Usuário clima exterior ocupação exterior As diferentes diretrizes que se impõem conforto garantido internamente isolamento/proteção conforto administrado com o exterior estratégias bioclimáticas

19 Estratégias bioclimáticas segundo o Diagrama Bioclimático de Givoni. 40 V V ' D 30 condensação nas partes frias suor aparente A C 20 H ' H N N ' M M ' 10 frio desidratação E C E C ' C Ressecamento das mucosas

20 Diagrama Bioclimático de Givoni TBU[ C] W[ g/ Kg ] TBS[ C]

21 Estratégias bioclimáticas segundo o Diagrama Bioclimático de Givoni % 10 TBU[ C] C AQ TBS[ C] V 4 AC W[ g/ Kg ] 4 Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - LabEEE - N

22 Estratégias bioclimáticas segundo o Diagrama Bioclimático de Givoni. 80% 10 TBU[ C] C 1 5 AQ TBS[ C] 11 V AC W[ g/ Kg ] Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - LabEEE - N 4 zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap. 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap.

23 O diagrama bioclimático por ocupação, no Rio zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap. 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap. o TBU[ C] Creche de bairro, escola com turno da manhã (7 às 13hs), ano inteiro Casa de praia, 24 horas, uso majoritário: 15/12 a 15/02 to Solar TBU[ C] W[ g/ Kg ] W[g/Kg]

24 Diagrama bioclimático por Reg. Geog. Casa de praia, 24 horas, uso majoritário: 15/12 a 15/02 zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap. 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap TBU[ C] ento Florianópolis (SC) Rio de Janeiro (RJ) to Solar TBU[ C]

25 Estratégias de insolação: proteção solar ou aproveitamento seletivo? 10 TBU[ C] C TBS[ C] W[ g/ Kg ] Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - LabEEE - N zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap. 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap. Aproveitamento seletivo Proteção

26 Estratégias de insolação: proteção solar ou aproveitamento seletivo? 10 TBU[ C] C TBS[ C] 11 V 4 AC W[ g/ Kg ] Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - LabEEE - N zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap. 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap. Aproveitamento seletivo Proteção

27 Estratégias de insolação: proteção solar ou aproveitamento seletivo? 10 TBU[ C] C 1 5 AQ TBS[ C] 11 V 4 AC W[ g/ Kg ] Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - LabEEE - N zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap. 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap. Aproveitamento seletivo Proteção

28 A insolação no projeto das construções Pensando o sobreaquecimento e a proteção solar...

29 Trocas térmicas t entre o homem e a construção R - trocas por radiação: entre o Sol e a construção, entre a abóbada celeste e a construção, entre o corpo e as paredes, entre as paredes C - trocas por condução, contato; entre o corpo e toda superfície em que ele toca, através das paredes. Cv - trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato direto, entre o ar e as paredes(externa e internamente).

30 Situações externas de insolação Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

31 Situações externas de insolação pontos críticos Prisma interno de ventilação e iluminação, afastamento frontal/lateral.. Beirais, lanternins, domos, janelas... Planos mais expostos... Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

32 Situações internas de insolação Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

33 Situações internas de insolação - pontos críticos Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

34 Situações decorrentes de insolação - pontos e soluções externas Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

35 Situações decorrentes de insolação - pontos e soluções externas Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

36 Situações decorrentes de insolação - pontos e soluções externas Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

37 Insolação - soluções externas Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

38 Iinsolação - pontos e soluções alternativas Pintura branca externa Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

39 Situações decorrentes de insolação - oportunidades Casa Solar CATE/CEPEL Cidade universitária RJ

40 Situações decorrentes de insolação - oportunidades N N

41 Situações internas de insolação - soluções alternativas

42 Insolação como diretriz de projeto Postigo isolado varanda quarto quarto pátio sala serv. jogos. Fonte: Guide de l archietecture bioclimatique CEE - Altener

43 Insolação como diretriz de projeto inverno Fonte: Guide de l archietecture bioclimatique CEE - Altener

44 Insolação como diretriz de projeto verão Fonte: Guide de l archietecture bioclimatique CEE - Altener

45 Projeto das proteções Frequentemente os arquitetos se deparam com a necessidade de projetar elementos que protejam a edificação em determinadas horas ou estações do ano.

46 Projeto das proteções Frequentemente os arquitetos se deparam com a necessidade de projetar elementos que protejam a edificação em determinadas horas ou estações do ano. Varandas, sacadas, beirais, marquises, toldos, brises, cobogós, os instrumentos e as possibilidades de uso são enormes. Entretanto todas obedecem à mesma regra : o cálculo da trajetória solar sobre a edificação.

47 Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, no período desejado, onde está o Sol, ou seja, conhecer a direção de seus raios e sobretudo,suas projeções horizontal e vertical. Desta forma poderemos trabalhar em planta e em corte a edificação: dimensionando as fachadas mais expostas à radiação, os prismas, prevendo aberturas, calculando a forma de suas proteções.

48 Meio dia solar A trajetória ria solar para o projeto O α N a Por do Sol S E Nascer do Sol

49 A posição espacial do Sol pode ser reproduzida no projeto se soubermos qual a sua altura solar - α - e o seu azimute - a. Se, sobre um ponto do globo, marcarmos a direção dos pontos cardeais e fizermos uma projeção sobre o solo do Sol em determinado instante, chamaremos de azimute ao ângulo plano que esta projeção fará com o Norte. E sobre este novo eixo, de a, ao ângulo relativo à altura solar...

50 Os ângulos que interessam ao projeto Meio dia solar Altura solar ( em corte normal à fachada) O Por do Sol α a N Azimute ( em planta) S E Nascer do Sol

51 Rememorando.. Adequar a edificação a seu entorno climático significa, entre outros procedimentos, garantir a justa cota de Sol e de ar, de forma a oferecer um ambiente propício às atividades ali previstas... a a N

52 Instrumentos para estudo da insolação: Carta solar e transferidor

53 Fonte: Programa Luz do Sol, Mauricio Roriz Fonte: IBGE Itaperuna Angra dos Reis Rio Praça XV

54 Usos da carta solar: horários rios de insolação Fachada leste Fachada noroeste ( az. 320 ) E

55 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

56 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

57 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

58 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

59 Uso da Carta solar e transferidor para cálculo c de sombras No dia 21/03 ( ou 24/09), na latitude 24S, às 10hs da manhã, o Sol incide sobre uma edificação... Estudo 1: Cálculo E da sombra projetada ao solo Estudo 2: Cálculo da sombra em uma janela na fachada Leste

60 55 azimute Planta Equinócio, 10 horas, Sombra projetada no solo

61 55 azimute Planta 52 º Equinócio, 10 horas, Sombra projetada no solo Altura solar Corte na direção do azimute

62 55 azimute Planta 58 º Equinócio, 10 horas, Fachada Leste Altura solar Corte na fachada

63 Projeto de sombra no solo, Lat. 24S, 10 horas, equinócios.. 52 Az =55 α =52

64 Sombra na fachada 58 Leste... Az =55 52 α =58

65 E A partir daí, alinhar planta e cortes correspondentes, traçar os azimutes dos ângulos-limites sobre a planta, as respectivas alturas solares sobre os cortes e... projetar elementos arquitetônicos eficientes nas duas representações ( planta e corte).

66 Uso das proteções horizontais (trabalhadas primeiro em corte) e vertical+ horizontal (trabalhada em vai-vem)

67 Uso das proteções horizontais (trabalhadas primeiro em corte) e vertical+ horizontal (trabalhada em vai-vem)

68 Uso das proteções horizontais (trabalhadas primeiro em corte) e vertical+ horizontal (trabalhada em vai-vem)

69 58º 55 Diferentes soluções para um mesmo estudo solar... Fonte: Olgyay in Ecotécnicas em Arquitetura -JB Hertz,

70 Fonte: Olgyay in Ecotécnicas em Arquitetura - JB Hertz, Ou seja, insolação como diretriz de projeto : sombreamento das aberturas

71 Importante! Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, no período desejado, onde está o Sol, ou seja, conhecer a direção de seus raios e sobretudo,suas projeções horizontal e vertical. Meio dia solar O α N a Por do Sol S E Nascer do Sol

72 Épocas do ano, do dia, em função da ocupação e da espectativa climática: Fonte: eficiência energética na Arquitetura - R.Lamberts, L.Dutra, F.Pereira

73 Exemplo de aplicação - solução adotada pelos arquitetos da PRISMA para a proteção das portas da cobertura, a partir da determinação dos ângulos limite Verão Inverno Opção : proteção horizontal, via pérgula contínua. Arquitetos: Leonardo Ozenda e Simone de Albuquerque, PRISMA Construtora

74 Solução adotada pelos arquitetos da PRISMA Arquitetos: Leonardo Ozenda e Simone de Albuquerque, PRISMA Construtora

75 Situações externas de insolação - solução PRISMA

76 Situações externas de insolação - solução PRISMA

77 Avaliação das variantes (opções projetuais) Cargas térmicas: intensidade e horário de ocorrência Horário e ângulos de insolação

78 Resultados obtidos através do conjunto de soluções Em um dia típico de verão: zona em que é necessário um aumento de ventilação interna Simulações com o software Casamo-Clim- cenerg- ENSMP

79 O projeto PRISMA, suas varandas, pérgulas, esquadrias...

80 O projeto PRISMA, suas varandas, pérgulas, esquadrias...

81 Sugestões principais Detalhe as necessidades ambientais da atividade prevista à edificação Verifique o potencial climático de seu projeto Dê prioridade ao clima natural Faça a uma releitura do ambiente construído e dos grandes projetos Transforme as iniciativas com sucesso em banco pessoal de soluções de projeto

82 Bibliografia Manual de Conforto TérmicoT A.Frota, S. Schiffer - Ed. Nobel Eficiência Energética na Arquitetura R. Lamberts, L. Dutra, F. Pereira - PW editores Modelo para Elaboração de Código C de Obras e Edificações S. Bahia, P. Guedes - Ed. IBAM Avaliação da influência das decisões projetuais sobre a eficiência energética de edificação residencial multifamiliar e sugestões C. Barroso-Krause - relatório de consultoria DCM-LIGHT

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