Insolação no projeto de arquitetura

Transcrição

1 Insolação no projeto de arquitetura Arq. Cláudia Barroso-Krause, D.Sc DTC e PROARQ FAU/UFRJ Barroso-krause@proarq.ufrj.br

2 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

3 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

4 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.

5 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).

6 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

7 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

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

9 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).

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

11 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

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

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

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

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

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

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

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

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

20 Situações decorrentes de insolação - oportunidades N N

21 Situações internas de insolação - soluções alternativas

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

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

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

25 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.

26 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.

27 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.

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

29 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...

30 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

31 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

32 Instrumentos para estudo da insolação: Carta solar e transferidor

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

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

35 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

36 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

37 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

38 Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

39 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

40 55 azimute Planta Equinócio, 10 horas, Sombra projetada no solo

41 55 azimute Planta 52 º Equinócio, 10 horas, Sombra projetada no solo Altura solar Corte na direção do azimute

42 55 azimute Planta 58 º Equinócio, 10 horas, Fachada Leste Altura solar Corte na fachada

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

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

45 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).

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

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

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

49 58º 55 Diferentes soluções para um mesmo estudo solar... Fonte: Olgyay in Ecotécnicas em Arquitetura -JB Hertz,

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

51 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

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

53 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

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

55 Situações externas de insolação - solução PRISMA

56 Situações externas de insolação - solução PRISMA

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

58 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

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

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

61 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

62 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