A INFLUÊNCIA DE ALETAS COM DIVERSAS INCLINAÇÕES NO ESCOAMENTO DA VENTILAÇÃO NATURAL ATRAVÉS DO PEITORIL VENTILADO

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1 A INFLUÊNCIA DE ALETAS COM DIVERSAS INCLINAÇÕES NO ESCOAMENTO DA VENTILAÇÃO NATURAL ATRAVÉS DO PEITORIL VENTILADO Fabíola de Carvalho Montenegro (1) ; Regina do Nascimento Gomes Xavier (2) ; Leonardo Salazar Bittencourt (3) (1) Universidade Federal de Alagoas, fabiolacmontenegro@gmail.com (2) Universidade Federal de Alagoas, reginaxavier@gmail.com (3) Universidade Federal de Alagoas, lsb@ctec.ufal.br Resumo As discussões sobre a eficiência energética das construções têm se intensificado desde a crise energética que o país sofreu em Os problemas ocasionados por ela provocaram o crescimento da demanda por edifícios eficientes, que utilizam meios passivos de ventilação e iluminação. Tal eficiência pode ser alcançada através do uso de componentes arquitetônicos que aproveitem as características climáticas do lugar. Dentre esses componentes está o peitoril ventilado que tem se mostrado uma alternativa bastante eficaz no acréscimo da ventilação natural nos espaços arquitetônicos, particularmente nos ambientes destinados a dormitórios em residências térreas. Porém, esses elementos podem possuir aletas que, dependendo da inclinação, conseguem alterar a distribuição do ar no interior dos ambientes. O presente trabalho visou investigar a influência de aletas, com diferentes inclinações (0, 30 e -30 ) na eficiência do peitoril ventilado usado de modo isolado ou combinado com a janela em dormitórios. A metodologia empregada consiste em uma análise comparativa que considera a posição das aletas, além de avaliar o uso do peitoril ventilado sem a aleta comparando os resultados com aqueles obtidos pela adoção de um peitoril comum. O desempenho dos modelos adotados foi estudado através de simulações em mesa d água. Os resultados indicaram que a posição das aletas influencia significativamente na distribuição e na direção do ar (ventilação natural) no interior dos ambientes, possibilitando o funcionamento do peitoril em situações que demandam seu fechamento. Palavras-chave: Ventilação natural, Peitoril ventilado, Aletas. Abstract Discussions on the energy efficiency of buildings have been intensified since the Brazilian s energy crisis in Those problems led to the growing demand for efficient buildings that use passive alternatives for ventilation and lighting. This efficiency can be reached by using architectural components that take advantage of climate conditions. Among these components is the ventilative sill which has been shown a highly effective alternative in the increase of natural ventilation in architectural spaces, particularly in environments for bedrooms ground floor residences. These elements can have flaps that, depending on the inclination, may significantly alter the distribution of air inside a room. This study aimed to investigate the influence of flaps with different inclinations (0, 30 and -30 ) on the efficiency of the ventilative sill when used in configuration of an open and closed window in bedrooms. The methodology is based on a comparative analysis, taking into account the position of the flaps, measures the use of ventilative sill without window flap comparing the results with those obtained by adopting a common sill. The performance of the adopted models was studied through simulations in "water board". The results have indicated that the position of the flaps has a significant influence in the distribution and direction of natural ventilation, making possible the workings of the sill during periods that require its closure. Keywords: Natural ventilation, Ventilative sill, Flaps. 2091

2 1. INTRODUÇÃO Tendo em vista a crise de energia recentemente enfrentada pelo Brasil, as discussões sobre a eficiência energética das construções ganhou força, tendo influenciado novos estudos na área do conforto ambiental. Muitos profissionais da construção civil começaram a adotar, em seus projetos, estratégias visando a uma maior racionalização de energia já que, a adequação dos edifícios ao clima da região onde está inserido é uma boa opção para se aumentar sua eficiência energética. O uso de meios passivos de ventilação e iluminação pode proporcionar uma economia de energia bastante significativa o que vem atraindo cada vez mais usuários para esses edifícios. Em Maceió, capital do estado de Alagoas, onde o clima é quente-úmido, a temperatura do ar dificilmente ultrapassa a temperatura do corpo humano, tendo pequenas oscilações diárias sazonais, e o índice de umidade relativa do ar é bastante alto (GOULART et al., 1997). Para esta configuração climática, é importante que as edificações poupem ganhos de calor externo enquanto dissipam aqueles produzidos no seu interior (KOENIGSBERGER et al., 1974). Dessa forma, a ventilação natural e o sombreamento se colocam como as estratégias bioclimáticas mais eficazes na obtenção do conforto ambiental por meios passivos, ou seja, sem a dependência de meios mecânicos de refrigeração e iluminação e com maior eficiência energética (ALLUCI, 1988; OLYGAY, 1998). Para ser utilizado no resfriamento fisiológico das pessoas, o movimento do ar precisa atingir o nível onde estas se encontram. As janelas são as aberturas mais usualmente encontradas nas edificações e na maioria das vezes possuem um peitoril de 0,9 a 1m de altura, medido a partir do piso. As atividades humanas desempenhadas nas posições sentadas e deitadas acontecem geralmente abaixo desse nível. Dessa forma, os usuários do local acabam sendo alcançados por correntes de ar de menor velocidade que aquelas observadas nos níveis próximos à altura do centro de uma janela comum. No intuito de melhorar o conforto nas edificações, alguns elementos arquitetônicos vêm sendo empregados; é o caso do peitoril ventilado. Proposto por Augusto Reynaldo, utilizado pelos arquitetos Glauco Campelo e Delfim Amorim e descrito por Holanda (1976), ele tem sido usado com bons resultados em alguns edifícios brasileiros. Trata-se de um dispositivo comumente executado em concreto, em formato de L invertido, sobreposto a uma abertura localizada no peitoril abaixo das janelas, que tem por finalidade atuar como fonte complementar do movimento de ar proporcionado pelas esquadrias e auxiliar na distribuição do fluxo do ar dentro dos ambientes. Essa abertura, protegida das chuvas pelos planos verticais e horizontais do L, permite a passagem dos ventos sem que haja penetração de chuvas nem radiação solar direta. Sua dimensão reduzida possibilita, ainda, que ele seja mantido aberto durante a noite, o que favorece o uso da ventilação noturna sem afetar a segurança do ambiente (Figuras 1 e 2). 2092

3 Figura 1 Figura 2 Figura 1 Desenho esquemético do peitoril ventilado com aleta. Figura 2 Imagem de peitoril ventilado com aletas. Fonte: Arquivo pessoal, Um dos poucos inconvenientes observados no uso desse componente refere-se à transmissão de ruídos. Tal problema vem sendo investigado por Oiticica e Bertoli (2008). Alguns estudos desenvolvidos indicam que o desempenho do peitoril ventilado é afetado significativamente pela dimensão e forma adotadas (LEAL; BITTENCOURT; CÂNDIDO, 2006). Porém, o uso de aletas com diferentes inclinações também pode alterar significativamente a distribuição do ar no interior dos ambientes. É o que o presente trabalho pretende pesquisar (Figura 2). 2. OBJETIVO O objetivo deste artigo é investigar a influência de aletas, com diferentes inclinações, na eficiência do peitoril ventilado usado de modo isolado ou combinado com a janela em dormitórios. 3. METODOLOGIA A metodologia desenvolvida nesta pesquisa consiste em uma análise comparativa do desempenho do peitoril ventilado com aletas, em diferentes angulações (0, 30 e -30 ) levando-se em consideração seu uso combinado com a janela ou seu uso isolado (com a janela fechada). Além da comparação feita em relação à posição das aletas e à condição das janelas, procurou-se demonstrar o desempenho do peitoril ventilado em relação ao peitoril normal. Para tanto, foram realizados ensaios no equipamento mesa d água com modelos físicos e posterior análise dos resultados obtidos através de materiais fotográficos e vídeos. No equipamento, que pertence ao Laboratório de Conforto Ambiental da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Alagoas FAU/UFAL, a simulação da incidência dos ventos no ambiente desejado foi realizada com a maquete de um dormitório. Utilizou-se o método do traçador e a técnica de injeção direta do indicador (detergente lavalouça) para registrar o percurso do vento no interior do ambiente por meio da analogia entre os escoamentos da água e do ar (Figura 3). As maquetes foram elaboradas na escala de 1/15 de modo que resultasse em uma proporção adequada para a largura da mesa d água com espaço livre para a passagem da água ao redor das mesmas. Elas representam o corte de um dormitório com distância de 3,00m entre o 2093

4 peitoril ventilado e a porta localizada na parede oposta, e pé-direto de 2,65 na sua parte mais baixa e 3,60m na parte mais alta (Figuras 4e 5). Figura 3 Mesa d água do Laboratório de Conforto Ambiental da FAU/UFAL. Fonte: Hasten-Reiter, Figura 4 Planta baixa da unidade habitacional com marcação do dormitório. Fonte: Arquivo pesoal, Figura 5 Corte da unidade habitacional com marcação do dormitório. Fonte: Arquivo pessoal, Inicialmente foram definidas três configurações de modelo variando-se as dimensões das aberturas de entrada e de saída do vento no peitoril ventilado. Durante as simulações, os modelos foram direcionados para o sentido do fluxo da água de modo que o ângulo de incidência desta fosse de 0º em relação ao plano das aberturas de entrada. Em todos os ensaios foram observadas as posições das aletas que variaram em 0º, 30º e -30º, além de se considerar o uso do peitoril ventilado sem aleta. A alteração da condição da janela de aberta para fechada visou mostrar o funcionamento do peitoril em períodos do dia em que fosse necessário fechá-las ou em épocas de chuvas associadas ao vento, que demandam o fechamento das mesmas. Feitas as simulações, foi selecionada a configuração com melhor desempenho para que pudesse ser mais bem estudada: aquela com peitoril ventilado com abertura de entrada de 30 cm e, de saída, de 20 cm e cujas variações podem ser vistas no Quadro 1 e na Figura 6. Dimensão da abertura de entrada do peitoril ventilado Quadro de Análise Comparativa Dimensão da abertura de saída do peitoril ventilado 30 cm 20 cm Condição da janela Janela aberta Janela fechada Condição da aleta do peitoril ventilado sem sem Quadro 1 - Quadro de análise comparativa com os parâmetros considerados nas simulações. Figura 6 Croquis com as dimensões das aberturas de entrada e saída do ar e com variação nas angulações das aletas. 2094

5 As análises foram organizadas a partir da condição da aleta do peitoril ventilado e, para facilitar seu entendimento, foram colocadas as fotos dos ensaios juntamente com um corte esquemático com o fluxo do ar demarcado por meio de setas. 4. ANÁLISE DOS RESULTADOS 4.1. Modelo sem aleta e janela aberta Nesta condição, o modelo apresentou uma trajetória laminar para a distribuição do ar no interior do ambiente. O peitoril ventilado permite uma pequena ampliação da área de circulação do ar no dormitório. Porém, observa-se que o ar que entra pelo peitoril fica a uma altura mais baixa e, portanto, mais favorável para o desempenho de atividades que acontecem abaixo da linha do peitoril padrão, como estudar ou dormir (Figura 7). Figura 7 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado sem aleta e com a janela aberta Modelo sem aleta e janela fechada Neste caso, a contribuição do peitoril ventilado parece bem mais evidente, visto que seu uso possibilitou que, mesmo com a janela fechada, o dormitório recebesse ventilação. Como está direcionada para uma altura mais baixa em relação à altura da janela, esse modelo torna-se eficaz para determinadas situações, por exemplo, no aumento do conforto térmico na altura das camas nos quartos e das bancadas de trabalho (Figura 8). Figura 8 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado sem aleta e com a janela fechada Modelo com aleta a 0 e janela aberta 2095

6 Nesta condição, a funcionalidade da aleta a 0 mostra resultados semelhantes aos do modelo sem aleta e com janela aberta quanto à passagem do ar em direção ao interior do dormitório, permitindo uma variedade maior de usos. Ocorre ventilação na altura da janela, porém nota-se que há um direcionamento maior do ar em relação ao piso (Figura 9). Observa-se que existe uma pequena separação entre os fluxos de ar que entram pela janela e pelo peitoril ventilado; aparentemente o fluxo que entra pela janela tem uma intensidade maior do que o fluxo que entra pelo peitoril ventilado. Figura 9 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado com aleta a 0 e janela aberta Modelo com aleta a 0 e janela fechada O fluxo do ar através do peitoril ventilado com essa posição da aleta se apresenta menos intenso (Figura 10). Além disso, é direcionado para o piso, tendendo a passar em uma região mais baixa que a altura do usuário e diferenciando-se, dessa forma, do peitoril ventilado desprovido de aleta no qual o fluxo de ar tende a entrar em paralelo ao piso, mais distante do chão. Figura 10 - Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado com aleta a 0 e janela fechada Modelo com aleta a 30 e janela aberta A condição da aleta a 30 não se mostrou muito eficiente para a ventilação das áreas abaixo da altura da janela, visto que sua posição direciona o vento para cima, no sentido do fluxo de ar trazido pela abertura da própria janela. Não se mostra, portanto, importante para a melhoria do conforto térmico do dormitório de maneira geral, já que seu fluxo é pouco intenso e está agregado àquele maior (Figura 11). 2096

7 Figura 11 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado com aleta a 30 e janela aberta Modelo com aleta a 30 e janela fechada Neste caso, o modelo apresenta uma condução do fluxo de ar, em boa parte, paralelo ao piso. Se comparada com o modelo sem aleta, nota-se que a intensidade do vento é bem menor, mas ainda assim, pode ser aproveitado no desempenho de atividades específicas àquela altura, como por exemplo, para melhorar o conforto térmico de um espaço de estudo nos dias de chuva, quando não há a possibilidade de abrir a janela (Figura 12). Figura 12 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado com aleta a 30 e janela fechada Modelo com aleta a -30 e janela aberta O resultado alcançado nesse modelo se mostrou semelhante ao modelo com aleta a 30 e janela aberta, diferenciando-se apenas por um leve direcionamento do fluxo de ar, que entra pelo peitoril ventilado, mais para baixo. Apesar do vento está mais bem distribuído pelo dormitório, se comparado com seu uso com janela fechada, é a abertura da janela a responsável por esse fato. A presença da aleta e seu posicionamento, nesse caso, se tornam complementares à função exercida pela janela (Figura 13). Figura 13 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado com aleta a -30 e janela aberta. 2097

8 4.8. Modelo com aleta a -30 e janela fechada Nesta condição, a ventilação ficou direcionada para o piso do dormitório, visto que a aleta na posição de -30 induziu o vento para tal direção. Aparentemente, não traria muitos benefícios ao conforto térmico do dormitório, visto que o escoamento direciona o fluxo de ar muito para baixo, oferecendo uma significativa resistência e reduzindo a intensidade do vento, produzindo, assim, efeitos negativos sobre o conforte térmico (Figura 14). Figura 14 Escoamento do ar no modelo com peitoril ventilado com aleta a -30 e janela fechada Síntese dos Resultados A existência das aletas no peitoril ventilado se constitui em um importante instrumento de controle desse dispositivo, permitindo o fechamento da abertura nos períodos em que a ventilação for indesejável. Além disso, as aletas permitem um redirecionamento do vento incidente que varia de acordo com o posicionamento das mesmas. A região na altura da janela não é afetada pela existência de peitoril ventilado, ao contrário do que ocorre com as camadas mais baixas do escoamento, justamente a faixa de vento que atinge os usuários quando deitados (dormindo) ou sentados (estudando). O uso do peitoril ventilado contribui com a melhoria da distribuição da ventilação natural no ambiente, mesmo quando necessário o fechamento da janela. Quando a janela e o peitoril ventilado estão totalmente abertos (sem aleta) observa-se uma melhor distribuição do escoamento do ar no dormitório de maneira geral. Porém, nos modelos testados com a presença do peitoril ventilado e a janela fechada, a contribuição do dispositivo parece bem mais evidente, porque o dormitório permanece ventilado mesmo com a janela fechada. Quando a aleta está posicionada a -30, o fluxo de ar segue muito baixo, rente ao piso, o que não se configura como um resultado positivo. No momento em que a aleta é direcionada a 30, nota-se que a intensidade do vento é menor, porém com melhor aproveitamento para a realização de determinadas atividades, visto que o fluxo de ar fica paralelo ao piso e à altura do peitoril ventilado. Com a aleta a 0, o fluxo de ar incide menos intensamente devido a resitência provocada pela presença da aleta, além de escoar praticamente na linha do piso do dormitório. Quando o modelo permanece com a janela fechada e o peitoril ventilado não possui aleta, foi constatado que a resistência do ar diminui, favorecendo a incidência do vento no dormitório, mesmo que não possa ser direcionado de acordo com a vontade do usuário. A configuração com as dimensões das aberturas de entrada e de saída com 30 e 20 cm, respectivamente, apresentaram resultados satisfatórios. A abertura de entrada permitiu que um fluxo maior de ar entrasse no ambiente; a abertura de saída, por ser menor, auxiliou no direcionamento desse fluxo para baixo. 2098

9 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os resultados demonstram que o dispositivo examinado apresenta importantes vantagens quando comparado com o peitoril comum. Entre essas vantagens encontram-se a possibilidade de manutenção de ventilação constante sem os inconvenientes da incidência de chuvas, da falta de privacidade e segurança e da incidência solar matinal. A análise das configurações estudadas evidencia o potencial do uso do peitoril ventilado em dormitórios. O uso de aletas com diferentes inclinações apresentou resultados diversos e, em sua maioria, satisfatórios. A possibilidade de controlar o fluxo do vento de acordo com a posição da aleta permite que, em um mesmo ambiente, sejam desenvolvidas atividades distintas de acordo com as necessidades do usuário. Essa versatilidade possibilita o emprego do peitoril ventilado tanto em residências como em edifícios de atividades múltiplas, comerciais etc. Porém, apesar do uso de aletas no peitoril ventilado permitir um melhor controle do direcionamento da vazão do ar infiltrado, sua existência oferece uma resistência adicional à passagem do fluxo de ar, reduzindo sua intensidade quando comparado com o caso onde não existe aleta de controle. Sugere-se, dessa forma, outras pesquisas sobre o desempenho desse componente examinandose novas configurações do mesmo, bem como tipos de fechamentos diferentes que proporcionem, também, um melhor isolamento acústico sem interferir nos aspectos positivos que o peitoril ventilado proporciona. REFERÊNCIAS ALLUCCI, M. Critérios Relativos ao Atendimento das Exigências de Ventilação na Habitação. In: Tecnologia da Construção, IPT/Divisão de Construção. São Paulo: IPT/Pini Ed., GOULART, S.; LAMBERTS, R.; FIRMINO, F. Dados climáticos para projeto e avaliação energética de edificações para 14 cidades brasileiras. Florianópolis: NPC/UFSC, HOLANDA, A. Roteiro para se construir no Nordeste. Recife: Ed UFPE, KOENIGSBERGER, O.; INGERSOL, T. G.; MAYHEW, A.; SZOKOLAY, S. V. Manual of Tropical Housing and Building. Part I: Climatic Design. London: Longman, LEAL, T. A. ; CÂNDIDO, C. M. ; BITTENCOURT, L. S. A influência na distribuição e velocidade da ventilação natural a partir do uso do peitoril ventilado em escolas. In: XI Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 2006, Florianópolis. Anais do XI Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, OITICICA, M. L. G.; Bertoli, S. R. Melhoria do desempenho acústico em peitoril ventilado, ACUSTICA, a 22 de Outubro de Coimbra. Portugal. Anais Coimbra CD ROM. OLYGAY, Victor (1998). Arquitectura y Clima. Manual de diseno Bioclimatico para Arquitectos y Urbanistas. Editora Gustavo Gili. Barcelona. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à CAPES e à FAPEAL pelas bolsas concedidas. 2099