ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA

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1 ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA

2 CLIMA E ARQUIETURA >>> Como a arquitetura pode contribuir na redução do consumo energético de uma edificação mantendo suas condições de conforto? Estratégias de projeto arquitetônico Arquitetura Simulação Entorno Desempenho térmico e energético Arquivo Climático Clima 2

3 CLIMA E ARQUIETURA >>> [...] até 70% de economia de energia poderia ser obtido através da definição adequada do desenho geométrico, escolha de materiais e componentes construtivos da edificação em função do clima. PEDRINI; SZOKOLAY (2005 apud WESTPHAL, 2007, p. 131) 3

4 CLIMA >>> Regiões Climáticas Brasileiras Verões quentes + chuvosos Invernos quentes + secos. Temp. médias > 20 C Amplitude térmica anual < 7 C. Região amazônica 24 C <Temp. médias < 26 C Amplitude térmica anual < 3 C. Região mais seca, Temp. médias aprox. 26 C Amplitude térmica anual aprox. 3 C. Temp. médias < 20 C 9 C < Amplitude térmica anual < 13 C 18 C < Temp. médias < 26 C Amplitude térmica variável de acordo com cada região 18 C < Temp. médias < 22 C Fonte: Mapa do Brasil com seis regiões bioclimáticas. Lamberts, R.; Dutra, L.; Pereira, F. (1997), p

5 CLIMA >>> Normais Climatológicas (INMET Instituto Nacional de Meteorologia) Temperatura Pressão Atmosférica Insolação Evaporação Nebulosidade Umidade Relativa Precipitação Vento Temperatura Insolação Total Normais Climatológicas As "Normais Climatológicas" são obtidas através do cálculo das médias de parâmetros meteorológicos, referentes a períodos padronizados de 30 anos, sucessivamente, de 1901 a 1930, 1931 a 1960 e 1961 a Como, no Brasil, somente a partir de 1910 a atividade de observação meteorológica passou a ser feita de forma sistemática, 5 o primeiro período padrão possível de ser calculado foi o de 1931 a 1960.

6 CLIMA >>> Escalas do Clima Entorno MESOCLIMA Camandas de modificação do clima urbano (Oke, 1987, p. 274) Urban Canopy Layer: Espaço limitado pelos edifícios até seus telhados. A condição climática em qualquer ponto é determinada pela natureza do entorno imediato e em particular de sua geometria, material e propriedades. 6

7 CLIMA >>> Arquivos Climáticos Simulação Metodologias: TRY - Test Reference Year (Ano Climático de Referência) Um arquivo climático TRY é formado através de uma metodologia baseada na eliminação de anos cujos dados contêm temperaturas médias mensais extremas (altas ou baixas) até que se obtenha apenas um ano de dados médios. TMY - Typical Meteorological Year É uma compilação de meses sem extremos de temperatura provenientes de diferentes anos, gerando um ano climático que apresenta temperaturas sem extremos para cada mês. Ambas representam um ano sem extremos de temperatura. arquivo climático parâmetro que caracteriza o clima e é construído a partir de dados climáticos horários registrados em estações automáticas, freqüentemente instaladas em aeroportos ou regiões localizadas fora da zona urbana. 7

8 CLIMA >>> Arquivos Climáticos Simulação INFORMAÇÕES Mês Dia Hora TBS {C} TBU {C} T. Pto Orvalho {C} Pressao Atmosferica {kpa} Umidade {kg/kg} U. R. {%} Densidade do ar {kg/m3} Entalpia {BTU/LB} Velocidade do Vento {m/s} Direção do Vento {graus} Cobertura Total de Nuvens {decimas} Rad Horizontal Extraterreste {Wh/m2} Rad Global Horizontal {Wh/m2} Rad Direta {Wh/m2} Rad Direta Normal {Wh/m2} Rad Difusa Horizontal {Wh/m2} 8

9 CLIMA >>> Zoneamento Bioclimático Brasileiro Normas NBR 15220: Desempenho térmico de edificações Parte 1 Definições, símbolos e unidades; Parte 2 Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações; Parte 3 Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social; Parte 4 Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo principio de placa quente protegida; Parte 5 Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método fluximétrico. ZBBR 1.0 (2003)

10 EDIFICAÇÃO >>> Normas de Desempenho NBR 15575: Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos Desempenho. Parte 1 Requisitos gerais; Parte 2 Requisitos para os sistemas estruturais; Parte 3 Requisitos para os sistemas de pisos internos; Parte 4 Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas; Parte 5 Requisitos para os sistemas de coberturas; Parte 6 Requisitos para os sistemas hidrossanitários. Estabelece três procedimentos para avaliação da adequação de habitações as oito zonas bioclimáticas. Simplificado Simulação Medição

11 Normas de Desempenho EDIFICAÇÃO >>> NBR ABERTURA P/ VENTILAÇÃO A (em % da área de piso) Pequenas 10% < A < 15% Médias 15% < A < 25% Grandes A > 40% Tabela C.1 Aberturas para ventilação Vedações externas U W/m².K Paredes Leve U 3,00 Cobertu ras Leve refletora Pesada Leve Isolada Leve refletora Pesada U 3,60 U 2,20 U 2,00 U 2,30 U 2,00 Tabela C.2 Transmitância Térmica

12 EDIFICAÇÃO >>> Normas de Desempenho NBR Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas (parte 4)

13 EDIFICAÇÃO >>> Normas de Desempenho NBR Requisitos para os sistemas de coberturas (parte 5)

14 EDIFICAÇÃO >>> Normas de Desempenho NBR DEFINIÇÕES

15 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas FERRAMENTAS ZBBR v. 1.0 Classificação Bioclimática dos Municípios Brasileiros 330 cidades principais (dados medidos) (clima estimado por interpolação)

16 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas ZBBR Classificação Bioclimática dos Municípios Brasileiros NBR 15220

17 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas CARTA BIOCLIMÁTICA Givoni, Zona de Conforto 2. Ventilação 3. Resfriamento Evaporativo 4. Massa Térmica para Resfriamento 5. Refrigeração 6. Umidificação 7. Massa Térmica c/ Aquecimento Solar 8.Aquecimento Solar 9.Aquecimento Artificial Imagem: Aula de Conforto Térmico Prof. Fernando Ruttkay

18 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas FERRAMENTAS ABC v. 1.3 Architectural Bioclimatic Classification

19 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas FERRAMENTAS Climate Consultant 5.5

20 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas FERRAMENTAS

21 ANÁLISE >>> Avaliação e Estratégias Bioclimáticas FERRAMENTAS

22 PROJETO >>> Estratégias Bioclimáticas EFICIÊNCIA E CONFORTO Florianópolis AQUECIMENTO PASSIVO INÉRCIA TÉRMICA Imagens: Aula de Conforto Térmico Prof. Fernando Ruttkay

23 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Florianópolis SOMBREAMENTO VENTILAÇÃO NATURAL + INÉRCIA TÉRMICA P/ RESFRIAMENTO Material com grande capacidade de armazenar calor e Lenta emissão da energia absorvida. Imagens: Aula de Conforto Térmico Prof. Fernando Ruttkay

24 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Florianópolis Como seria um projeto eficiente energeticamente para Florianópolis?

25 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Baixa Inércia Térmica + Sombreamento Severiano Porto, Manaus - AM

26 PROJETO >>> Estratégias Bioclimáticas EFICIÊNCIA E CONFORTO Ventilação Natural Permanente + Sombreamento Sede Administrativa do INPE, Natal - RN

27 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Ventilação Natural + Iluminação Natural + Sombreamento Hospital Rede Sarah Kubitschek, Salvador - BA

28 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Ventilação Natural + Iluminação Natural + Sombreamento Fábrica Ipel, Cajamar - SP

29 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Fachada Norte: Proteção Solar Fachada Oeste: Opaca Inércia térmica Ventilação Natural SAP LAbs, São Leopoldo - RS

30 Estratégias Bioclimáticas PROJETO >>> EFICIÊNCIA E CONFORTO Pátio Central: Iluminação Natural Escada central: Pode representar uma redução no uso dos elevadores? SAP LAbs, São Leopoldo - RS

31 ANÁLISE >>> Simulação Computacional DESIGN BUILDER ECOTECT ECOTECT: Radiação Externa DB: Ventilação Interna DB: Ventilação Externa ECOTECT: Radiação Interna

32 ANÁLISE >>> Simulação Computacional ENERGY PLUS DAYSIM Daysim: Iluminação Natural EP: Simulação Energética

33 BASES >>> CLIMA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA FONTES INMET: - Monitoramento e dados sobre o clima. - Norma parte 1 e 3; - Ferramentas: ZBBR, v. 1.0 Classificação Bioclimática dos Municípios Brasileiros; Analysis BIO; ABC Architectural Bioclimatic Classification; Sol-Ar v Ferramenta: Climate Consultant v Software: Energy Plus v Arquivos climáticos

34 ARQ Eficiência Energética e Sustentabilidade em Edificações Professor: Fernando Simon Westphal Mestrandas: Maíra O. Pires e Silvana Silvestre maira@labcon.ufsc.br Silvana@labcon.ufsc.br OBRIGADA!