Conforto Térmico e Bioclimatologia

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1 Conforto Térmico e Bioclimatologia

2 Introdução ao Conforto Térmico A importância do estudo de conforto térmico está baseada principalmente em 3 fatores: A satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável; O desempenho humano ao realizar tarefas; A conservação de energia

3 Conforto Térmico Segundo a ASHRAE Standard 55, Conforto Térmico é um estado de espírito que reflete a satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa. Se o balanço de todas as trocas de calor a que está submetido o corpo for nulo e a temperatura da pele e suor estiverem dentro de certos limites, pode-se dizer que o homem sente Conforto Térmico. Conceito

4 Tipos de Pesquisa em Conforto Térmico As pesquisas normalmente utilizadas em estudos de conforto térmico, são divididas em dois grandes grupos: Pesquisas em Câmaras Climatizadas São aquelas realizadas no interior de ambientes totalmente controlados pelo pesquisador, onde as variáveis ambientais e pessoais são manipuladas Pesquisas de Campo São aquelas realizadas em situação real, onde o pesquisador não interfere de maneira nenhuma sobre as variáveis

5 Variáveis de Conforto Térmico VARIÁVEIS AMBIENTAIS Temperatura do ar Temperatura radiante média Umidade relativa Velocidade do ar

6 Variáveis de Conforto Térmico ATIVIDADE FÍSICA Quanto maior a atividade física, maior o metabolismo VESTIMENTA Resistência térmica da roupa medida em clo.

7 Normalização de Conforto Térmico e Estresse Térmico ISO : Determinação e Interpretação analítica de conforto térmico usando o cálculo do índices de PMV e PPD e critérios de conforto térmico local. ISO : Instrumentos para Medição de quantidades físicas ASHRAE Standard : Condições Ambientais Térmicas para ocupação Humana ISO : Ambientes Quentes Estimativa de estresse térmico em trabalhadores, baseado no índice IBUTG

8 Normalização de Conforto Térmico e Estresse Térmico ISO : Determinação e Interpretação do estresse térmico por frio, utilizando isolamento requerido de vestimenta (IREQ). ISO : Ergonomia Determinação da produção de calor metabólico. ISO : Ergonomia de Ambientes Térmicos Estimativa de isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupa. NR 15: Limites de Tolerância para Exposição ao Calor. Ministério do Trabalho.

9 O homem é Homotérmico Metabolismo Evaporação Condução Convecção Radiação Trocas Térmicas

10 MecanismosTermorreguladores Em condição de Frio Vasoconstrição Periférica Arrepio Aumento do Metabolismo Mecanismos Instintivos e Culturais

11 MecanismosTermorreguladores Em condição de Calor Vasodilatação Periférica Suor Redução do Metabolismo Mecanismos Instintivos e Culturais

12 Equação do PMV A equação de conforto térmico foi expandida para englobar uma grande gama de sensações térmicas, utilizando-se o Voto Médio Estimado (PMV), através de análises estatísticas (estudos de Fanger, Dinamarca): Onde: PMV = Voto médio estimado, ou voto de sensação de conforto M = Atividade desempenhada pelo indivíduo L = Carga térmica atuante sobre o corpo

13 Equação do PMV A escala sétima da ASHRAE, ou escala de sete pontos utilizada nos estudos de Fanger, é usada para determinar a real sensação térmica das pessoas: Muito quente Quente Levemente quente Neutro Levemente Frio -2-3 Frio Muito Frio

14 ISO 7730 Voto Médio Estimado - PMV O PMV é um índice que prevê o valor médio de um grande grupo de pessoas, segundo uma escala de sensações de 7 pontos; É determinado quando a Atividade (taxa metabólica) e as Vestimentas (resistência térmica) são conhecidas e os parâmetros físicos são medidos (tar; trm; var e umid); Índice baseado no Balanço de calor do corpo com o ambiente. Para o equacionamento foram consideradas as respostas fisiológicas do sistema termoregulador de mais de 1300 pessoas, tratadas estatisticamente:

15 ISO 7730 Percentagem de Pessoas insatisfeitas - PPD O índice PPD, estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas termicamente com o ambiente; Se baseia no voto da escala sétima de sensações; Pode ser determinado pela equação em função do PMV ou...:

16 ISO 7730 Percentagem de Pessoas insatisfeitas - PPD..pela figura:

17 ISO 7730 Anexo A (Informativo) Exemplos de requisitos de conforto térmico para diferentes categorias de ambientes e tipos de espaço:

18 Bioclimatologia CLIMATOLOGIA aplicada às relações com os seres vivos. Conceito Climatologia Aplicada à Arquitetura V. OLGYAY e OLGYAY A. (1973) Design with Climate: Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism Projeto Bioclimático B. GIVONI (1969) Man, Climate and Architecture.

19 Importância dos Dados Climáticos para a Edificação Estilo Internacional ; Crise de Energia; Requisitos Básicos para projeto e análises térmicas de edificações; Países em desenvolvimento: a climatologia tem se desenvolvido mais em função da aviação e agricultura

20 Dados Climáticos para quê? Dimensionamento de sistemas de ar condicionadocondições extremas Temperatura de Projeto ASHRAE 1%; 2,5%; 5% e TBU coincidente NBR6401 Graus-hora, temperaturas BIN Avaliação de desempenho térmico Dias típicos TRY TMY Análise Bioclimática TRY, TMY Normais

21 Dados Climáticos para quê? Avaliação de consumo de energia TRY TMY WYEC Outros usos Chuva dirigida Dimensionamento de estruturas cargas de vento Dimensionamento de sistemas solares de aquecimento de água e PV

22 Avaliação de desempenho térmico Simulação de ventilação natural Simulação de temperaturas e umidades Contato com o solo Temperatura (ºC) /05 01:00:00 01/05 13:00:00 01/06 01:00:00 01/06 13:00:00 01/07 01:00:00 01/07 13:00:00 01/08 01:00:00 01/08 13:00:00 01/09 01:00:00 01/09 13:00:00 01/10 01:00:00 Text Tint Tb 01/10 13:00:00 01/11 01:00:00 01/11 13:00:00

23 Análise Bioclimática - TRY

24 Análise Bioclimática - Normais

25 Avaliação de Consumo de energia Simulação de edifício comercial Projeto Retrofit Operação Consumo mensal de energia elétrica (MWh) jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez Mês Real Simulado

26 Arquitetura Bioclimática Faz uso da tecnologia que se baseia na correta aplicação dos elementos arquitetônicos, tirando partido do clima, com o intuito de fornecer ao ambiente construído um alto grau de conforto higrotérmico, com baixo consumo energético.

27 Projeto Bioclimático Como relacionar clima e soluções bioclimáticas CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY

28 Projeto Bioclimático Desenvolvida por Givoni em 1992 Construída sobre o CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI diagrama psicrométrico Foi Adotada no Analysis-Bio (mais adequada para o Brasil Limites de conforto para países em desenvolvimento Se baseia em temperaturas internas

29 Carta Bioclimática ZONA DE CONFORTO VENTILAÇÃO RESFR. EVAPORATIVO

30 Carta Bioclimática MASSA TÉRMICA P/ RESFRIAMENTO UMIDIFICAÇÃO REFRIGERAÇÃO

31 Carta Bioclimática MASSA TÉRMICA C/ AQUECIMENTO SOLAR AQUECIMENTO SOLAR AQUECIMENTO ARTIFICIAL

32 Exemplo de Aplicação (TRY) Florianópolis CARTA BIOCLIMÁTICA ESTRATÉGIAS Programa Analysis Bio:

33 Exemplo de Aplicação (TRY) Natal CARTA BIOCLIMÁTICA ESTRATÉGIAS

34 Belém Brasília Rio de Janeiro Florianópolis

35 Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas Serão necessários VALORES MENSAIS de: Média, média das máximas e média das mínimas da temperatura do ar Umidade relativa média

36 Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas 1- Achar o ponto A Temperatura média mensal e umidade relativa média

37 Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas 2- Achar os pontos B e C Temperatura média das min e temperatura média das máx.

38 Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas 3- Traçar a linha Considerar 1,5g/kg de variação do conteúdo de umidade

39 Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social ABNT NBR Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social Estabelece um zoneamento bioclimático brasileiro, abrangendo um conjunto de recomendações e estratégias construtivas destinadas às habitações unifamiliares de interesse social.

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41 Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social Limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico de coberturas Zona Coberturas recomendadas Transmitância térmica (W/m 2.K) Atraso térmico (horas) Fator Solar (%) 1 a 6 Leves e isoladas U 2,00 ϕ 3,3 FS 6,5 7 Pesadas U 2,00 ϕ 6,5 FS 6,5 8 Leves e refletoras U 2,30 x FT* ϕ 3,3 FS 6,5

42 Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social Limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico de paredes externas Zona Paredes externas recomendadas Transmitância térmica (W/m 2.K) Atraso térmico (horas) Fator Solar (%) 1 e 2 Leves U 3,00 ϕ 4,3 FS 5,0 3, 5 e 8 Leves e refletoras U 3,60 ϕ 4,3 FS 4,0 4, 6 e 7 Pesadas U 2,20 ϕ 6,5 FS 3,5

43 Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social Recomendações quanto ao dimensionamento e sombreamento de aberturas Zona Área de abertura para ventilação Sombreamento das aberturas (A = % da área do piso) 1, 2 e 3 Média: 15% < A < 25% Permitir sol durante o período frio 4, 5 e 6 Média: 15% < A < 25% Sombrear 7 Pequena: 10% < A < 15% Sombrear 8 Grande: A > 40% Sombrear

44 Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social Estratégias bioclimáticas correspondentes à cada zona, para verão e inverno Estação Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 Zona 6 Zona 7 Zona 8 Verão - J J H, J J H, J H, J J, K Inverno A, B, C A, B, C B, C B, C C C - - A - B - C - D - E - F - G + H - H + I - I + J - K - L - Sistema artificial de aquecimento Aquecimento solar da edificação Massa térmica para aquecimento Conforto térmico (baixa umidade) Conforto térmico Desumidificação (renovação do ar) Resfriamento evaporativo Massa térmica de refrigeração Ventilação Sistema artificial de refrigeração Umidificação do ar

45 Estratégias Bioclimáticas

46 VENTILAÇÃO FORMA E ORIENTAÇÃO ESPAÇOS FLUIDOS

47 VENTILAÇÃO VENTILAÇÃO VERTICAL DIRECIONAMENTO DO AR

48 VENTILAÇÃO SOB A EDIFICAÇÃO

49 VENTILAÇÃO VENEZIANAS PELA COBERTURA

50 RESFRIAMENTO EVAPORATIVO E UMIDIFICAÇÃO ÁREAS GRAMADAS OU ARBORIZADAS

51 RESFRIAMENTO EVAPORATIVO E UMIDIFICAÇÃO RESFRIAMENTO EVAPORATIVO DAS SUPERFÍCIES

52 RESFRIAMENTO EVAPORATIVO INDIRETO UMIDIFICAÇÃO

53 RESFRIAMENTO EVAPORATIVO E UMIDIFICAÇÃO

54 RESFRIAMENTO EVAPORATIVO E UMIDIFICAÇÃO Brisbaine - AU Brasília - DF Vegetação, Lagos e Espelhos d água

55 VEGETAÇÃO

56 MASSA TÉRMICA

57 AQUECIMENTO SOLAR GANHO DIRETO GANHO INDIRETO

58 AQUECIMENTO SOLAR GANHO DIRETO

59 AQUECIMENTO SOLAR GANHO INDIRETO

60 AR CONDICIONADO Ar condicionado de janela Minicentrais de pequeno porte Minicentrais do tipo Multisplit Self contained Chiller & Fan-coil Centrífugas

61 Radiador incandescente Convector elétrico Painel radiador de baixa temperatura Aquecedor central AQUECIMENTO ARTIFICIAL

62 OUTRAS TÉCNICAS: O SISTEMA DE ABERTURAS VENTILAÇÃO CRUZADA VENTILAÇÃO SELETIVA

63 OUTRAS TÉCNICAS: O SISTEMA DE ABERTURAS BRISES COM PARTES MÓVEIS BRISES DO TIPO LIGHT SHELF

64 Sombreamento BRISES

65 Sombreamento BRISES Brises, marquises, cobogós