EDIFÍCIOS ALTOS Estudos de Caso Joana Gonçalves jocarch@usp.br Arquiteta Dra. Profa. FAU USP Pesquisadora do LABAUT/ FAU USP Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética COMMERZBANK HQ / FRANKFURT - Localização: Frankfurt am Main, Alemanha, latitude 50o Norte - Cliente/investidor: Commerzbank - Arquitetura e urbanismo: Norman Foster and Partners, London - Estrutura: Ove Arup and Partners International, London - Engenharia mecânica e elétrica: Roger Preston and Partners, Pedderson and Ahrens, Schaad and Hoelzel and Stangier Partner. - Uso do empreendimento: escritórios, residências e restaurantes - Número de pavimentos: 56 -Altura:258 metros - Área total construída: 120.000 m 2 - Status/ fase: construído em 1997 1
COMMERZBANK HQ A Torre do Commerzbank e a cidade de Frankfurt Acessos e integração na morfologia do entorno imediato COMMERZBANK HQ / FRANKFURT COMMERZBANK HQ / FRANKFURT AS PREMISSAS DO PROJETO E AS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL Tendo como principais justificativas de projeto o conforto, a satisfação do usuário e a eficiência energética do edifício, os aspectos de distinção do Commerzbank HQ são: - Possibilidade de ventilação natural, tanto pelas janelas voltadas diretamente para o exterior, como na parte interna do edifício voltada para os átrios e jardins; - Comunicação visual entre partes internas do edifício e interação social por meio dos jardins de pé-direito quádruplo, que são ligados aos átrios centrais; - Vistas externas para a cidade a partir dos espaços abertos (chamados de jardins suspensos) localizados entre as áreas de trabalho; - Controle de ofuscamento e distribuição de luz natural no interior dos espaços de trabalho, com o auxílio de brises internos aos painéis das fachadas. 2
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT AS PREMISSAS DO PROJETO E AS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL COMMERZBANK HQ / FRANKFURT AS PREMISSAS DO PROJETO E AS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL 3
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT ESTRATÉGIA AMBIENTAL - CONCEITUAÇÃO VERÃO INVERNO COMMERZBANK HQ / FRANKFURT COMMERZBANK HQ / FRANKFURT ESTRATÉGIA AMBIENTAL - CONCEITUAÇÃO Nos estudos de simulação para todas as subdivisões internas das pétalas (cada pétala corresponde a 1/3 do pavimento), combinadas à divisão em vilas, chegou-se às seguintes conclusões: 1. Na zona periférica (junto às fachadas externas) as condições microclimáticas externas são a principal variável de influência na estratégia de climatização, sendo então possível os meios passivos de ventilação natural por parte do ano. 2. Na zona intermediária, o condicionamento ambiental ativo é requisitado por todo o ano. (Desta análise é possível deduzir que se a zona do meio fosse mais estreita e os limites laterais do átrio maiores, a necessidade da condicionamento ambiental artificial intermitente desapareceria) 3. As zonas mais internas (aquelas junto aos átrios e jardins) são as de menor demanda pelos sistemas ativos, devido à influência da mediação climática trazida pelas aberturas laterais e pelo átrio central. 4
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT ESTRATÉGIA AMBIENTAL - CONCEITUAÇÃO VISTA PARA PÁTIOS INTERNOS JARDINS SUSPENSOS COMMERZBANK HQ / FRANKFURT COMMERZBANK HQ / FRANKFURT ESTRATÉGIA AMBIENTAL - CONCEITUAÇÃO PÁTIOS INTERNOS 5
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT OS SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO AMBIENTAL E O CONSUMO DE ENERGIA O uso da ventilação natural é a estratégia principal para a eficiência energética. O projeto de climatização teve como meta inicial 50% de economia no consumo de energia, em comparação aos moldes de edifícios de escritório em Frankfurt hermeticamente fechados. Porém, os estudos das condições microclimáticas locais mostraram que o edifício poderia ser arrefecido naturalmente por 60% do ano (mais do que a meta inicial). Os estudos de simulação identificaram nas zonas externas da última vila o menor número de horas anuais possíveis para o uso da ventilação natural. Esses mesmos estudos mostraram que limitações para o uso da ventilação natural ocorreriam tanto nos últimos pavimentos, como junto a base do edifício, em decorrência da aceleração das correntes de ar. No segundo caso isso ocorreria por efeito de turbulências criadas pelo próprio edifício. Quanto à poluição sonora e atmosférica (empecilhos usualmente encontrados em centros urbanos para a abertura da envoltória), não foram registradas situações negativas nas imediações do edifício. COMMERZBANK HQ / FRANKFURT COMMERZBANK HQ / FRANKFURT OS SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO AMBIENTAL E O CONSUMO DE ENERGIA 6
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT OS SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO AMBIENTAL E O CONSUMO DE ENERGIA A concepção da parte ativa do condicionamento ambiental foi baseada na separação entre o resfriamento, ou o aquecimento do ar e a ventilação, com o argumento do aumento da eficiência energética. O sistema completo de climatização da torre de escritórios do Commerzbank é composto das seguintes partes: forros gelados, aquecedores, sistema de ventilação mecânica e a abertura de janelas para a ventilação natural. Para o resfriamento do ambiente interno, a opção aplicada foi a tecnologia dos forros gelados (chilled ceillings). No caso da utilização dos forros gelados, a complementação do condicionamento ambiental pode ser feita com a ventilação mecânica, ou simplesmente com a natural. Para atender a necessidade de aquecimento, o edifício possui o sistema de aquecedores convencionais nos ambientes internos. Para o funcionamento da ventilação natural, o edifício é divido verticalmente em quatro módulos sobrepostos que operam como edifícios independentes. Com relação à ventilação mecânica, a setorização das unidades de serviço divide o edifício em dois grandes blocos. COMMERZBANK HQ / FRANKFURT COMMERZBANK HQ / FRANKFURT OS SISTEMAS DE CONDICIONAMENTO AMBIENTAL E O CONSUMO DE ENERGIA 7
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT COMMERZBANK HQ / FRANKFURT SIMULAÇÃO X OPERAÇÃO Surpreendentemente, a torre de escritórios do Commerzbank HQ apresenta resultados mais eficientes do que as expectativas das simulações, no âmbito da eficiência energética do condicionamento ambiental. Depois de quatro anos em operação (desde 1998), é constatado que mesmo com a possibilidade de fechar o edifício inteiro para a ventilação natural e climatização exclusivamente por meios ativos, existem partes do edifício que beneficiam-se da ventilação natural por 100% do ano, ao contrário do previsto em projeto. Conseqüentemente, a previsão do uso da ventilação natural na torre de escritórios do Commerzbank HQ por 60% do ano subiu para 80%, com uma variação de + ou - 5%, dependendo das condições climáticas específicas de cada ano. O índice de 80% é calculado pelo sistema de automação predial do edifício, registrando o tempo que as duas centrais de condicionamento ambiental não são requisitadas. 8
COMMERZBANK HQ / FRANKFURT SIMULAÇÃO X OPERAÇÃO De um modo geral, o edifício em operação mostrou que a ventilação natural NÃO pode ser realizada nas seguintes situações: 1. zonas internas de todas as pétalas (corredores e os chamados inner offices); 2. zonas externas das três orientações no inverno para temperaturas externas abaixo de 0 o C (devido aos riscos de condensação); 3. zonas externas das orientações sul e leste no verão para temperaturas externas acima de 25 o C; 4. zonas externas da orientação noroeste, na ocorrência de ventos acima de 15 m/s. COMMERZBANK HQ / FRANKFURT SIMULAÇÃO X OPERAÇÃO Ao mesmo tempo que o Commerzbank HQ é considerado por muitos o novo paradigma da tipologia de edifícios altos de escritório para o século 21, por sua inovação no que diz respeito à espacialidade interna e aos aspectos ambientais, o edifício tem provocado discussões em torno de suas características projetuais aclamadas como ecologicamente consciente. As maiores críticas levantadas contra as soluções aplicadas no Commerzbank dizem respeito aos seguintes aspectos: 1. Metragem quadrada e volumétrica que não são comercialmente ocupáveis, como no caso dos átrios e áreas comuns; 2. Área de envoltória aumentada pela existência das fachadas internas, aumento os custos de construção e de manutenção das mesmas. 3. Coexistência de dois sistemas de condicionamento ambiental: o referente a ventilação natural, que inclui esquadrias que abrem, e um segundo composto pelos mecanismos necessários para a ventilação mecânica. 9
4 TIMES SQUARE / NY -Projeto: 4 Times Square - Localização: Nova Iorque, latitude 41o Norte - Cliente/ investidor: The Durst Organization - Arquitetura e urbanismo: Fox and Fowle Architects - Estrutura: Cantor Seinuk Consulting Engineers - Engenharia mecânica e elétrica: Cosentini Associates - Uso do empreendimento: escritórios e comércio - Número de pavimentos: 48 -Altura:216 metros - Área total construída: 148.800 m2 - Status/ fase: construído em 1999 4 TIMES SQUARE / NY Os investidores do 4 Times Square acreditam que a imagem do edifício de baixo impacto ambiental éum fator positivo para o valor imobiliário do empreendimento, atraindo inquilinos e mantendo-os, dentre outras razões, pelas vantagens de um ambiente interno de melhor qualidade, com custos de operação menores, declara Douglas Durst. 10
4 TIMES SQUARE / NY Do ponto de vista do impacto ambiental da construção sobre os espaços urbanos, a ocupação do 4 Times Square tem o aspecto positivo de substituir um edifício de escritórios antigo (sem valor para a especulação imobiliário), e não ser uma construção sobre uma área aberta, de características naturais. 4 TIMES SQUARE / NY ARQUITETURA Nos últimos anos, a região recebeu a construção de uma série de quatro edifícios altos, como parte de um projeto público de revitalização da região que criou o consórcio público e privado chamado de 42sd Street Development Corporation. 11
4 TIMES SQUARE / NY CARACTERÍSTICAS DO PROJETO DECORRENTES DE CONSIDERAÇÕES AMBIENTAIS Do conjunto de medidas em prol da eficiência energética, do conforto ambiental e do impacto ambiental global do edifício, destaca-se quatro principais: 1. geração de energia limpa 2. aumento do volume de ar externo 3. melhoria das condições de luz natural no interior 4. utilização de absorption chillers Paralelamente, um conjunto de outras ações complementam a proposta. 4 TIMES SQUARE / NY 4 TIMES SQUARE / NY PARTICULARIDADES DAS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL Somando o que é produzido pelos painéis fotovoltáicos e os dois módulos de células combustíveis, a geração de energia limpa não ultrapassa 2% do consumo total do edifício. Com respeito à qualidade do ar nos ambientes de trabalho, o sistema de condicionamento ambiental admite cinco vezes mais ar fresco do que o exigido pelo Estado de Nova Iorque. Do volume de ar externo, 85% é filtrado, ao invés dos 35% usuais em demais edifícios da cidade. A puxada do ar externo é feita por dois pontos do edifício de alturas diferentes. A primeira a 25m de altura e a segunda a 213m. Existe ainda a alternativa de blocos de três andares serem alimentados com 100% de ar externo, ao invés de serem misturados com o ar interno. 12
4 TIMES SQUARE / NY PARTICULARIDADES DAS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL Ainda com respeito ao ambiente interno, o edifício diferencia-se de seus similares pelas condições de luz natural. Simulações computacionais provaram que com o aumento de 15cm no pé-direito em comparação ao usual dos edifícios das últimas décadas na cidade, 25% do pavimento tipo é beneficiado com boa iluminação natural. Com ênfase na questão energética, o projeto do 4 Times Square teve como meta o consumo de 41% a menos do correspondente em um edifício de escritórios convencional em Nova Iorque nos últimos dez anos. Para isso foram combinados aspectos da arquitetura e da engenharia de sistemas prediais. 4 TIMES SQUARE / NY 4 TIMES SQUARE / NY PARTICULARIDADES DAS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL No âmbito dos sistemas prediais, o aspecto de destaque foi a utilização de absorption chillers movidos a gás natural, para o funcionamento do ar condicionado, repercutindo em economia de energia na operação do sistema. Com referência à arquitetura, 2 foram as medidas principais visando a eficiência energética: - o aumento do pé-direito para um melhor aproveitamento da iluminação, - e um projeto de fachadas com isolamento térmico apropriado para evitar as perdas térmicas nos meses de inverno. O projeto da envoltória contou com o auxílio do programa de simulação DOE-2, com o qual foi possível quantificar a participação da envoltória nos ganhos e perdas térmicas do edifício, e consequentemente, no consumo de energia do condicionamento ambiental. 13
4 TIMES SQUARE / NY PARTICULARIDADES DAS ESTRATÉGIAS DE BAIXO IMPACTO AMBIENTAL Como resultado do edifício em operação, o edifício é 1/3 mais eficiente do que o previsto, relata Daniel Kaye (facility manager), destacando, contudo, que apesar da capacidade para 8.000 usuários, o 4 Times Square dispõe de uma população atual de 4.000 pessoas. 110 BISHOPSGATE / LONDRES - Localização: Londres, latitude 52o Norte - Cliente/ investidor: Heron Properties International - Arquitetura e urbanismo: Kohn Pedersen Fox, London - Estrutura: Ove Arup and Partners International, London - Engenharia mecânica e elétrica: Ove Arup and Partners International, London - Usos do empreendimento: escritórios na torre e comércio/lazer na base - Número de pavimentos: 42 -Altura:183 metros - Área total construída: 63.105 m2 14
110 BISHOPSGATE / LONDRES CONCEITO ARQUITETÔNICO O edifício 110 Bishopsgate éum dos primeiros projetos em Londres a passar por um processo extenso de estudos sobre o impacto do edifício no ambiente urbano, nas mais variadas e abrangentes questões relacionadas ao tema de sustentabilidade. Da concepção até a fase de aprovação, foram envolvidos mais de 40 consultores. Status/ fase: aprovação para a construção concedida pelo poder público em abril de 2002, início da construção em 2003 com previsão de conclusão em 2006. 110 BISHOPSGATE / LONDRES 15
110 BISHOPSGATE / LONDRES Aspecto importante do projeto de arquitetura do edifício, para a qualidade ambiental interna e o consumo de energia, é a localização no núcleo de elevadores e serviços junto a elevação sul. Além dos benefícios ambientais e espaciais de liberar o espaço central do edifício, o deslocamento do núcleo possibilitou que as escadas, sanitários e lobbies da circulação vertical recebam luz e ventilação natural. 110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA Abordagem balanceada entre os benefícios e interesses econômicos e o desempenho ambiental do empreendimento, direcionou as principais decisões de projeto. O projeto do edifício 110 Bishopsgate foi avaliado pelo conjunto de indicadores do sistema BREEAM, e desenvolvido para alcançar a marca de excelente em sustentabilidade ambiental. A aplicação de medidas em prol da eficiência energética no projeto 110 Bishopsgate tem como meta a redução de 25 a 30% no consumo de energia, repercutindo em 30% de redução na emissão indireta de CO 2, em comparação ao modelo tradicional de edifícios de escritórios em Londres. 16
110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA Dentre as iniciativas do projeto visando alcançar um conceito favorável estão as seguintes medidas de arquitetura e engenharia: - Zonas de proteção/ transição climática; - Fachadas ventiladas; - Resfriamento passivo da água do sistema de condicionamento ambiental; - Building Energy Management System gerenciamento computacional de todos os dispositivos que consomem energia; - Boilers e chillers de alta eficiência energética; - Geração de gelo durante a noite; - Sistema de Iluminação artificial de maior eficiência energética; - Descentralização por vilas da ventilação do sistema de climatização. 110 BISHOPSGATE / LONDRES 110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA Em termos espaciais, o principal elemento do projeto do edifício para as questões de conforto ambiental e eficiência energética são os ÁTRIOS, devido à sua contribuição no acesso da luz natural. 17
110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA Com o formato da planta em U e pé-direito triplo, o posicionamento central do átrio provê a maximização do acesso da luz natural até as partes internas do pavimento mais distantes das fachadas. Desse modo, considerando os limites internos do átrio, nenhum usuário é posicionado a mais do que nove metros do perímetro do pavimento, por onde é feita a captação da luz natural. 110 BISHOPSGATE / LONDRES 110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA Inicialmente, as diferentes fachadas são tratadas diferentemente, por estarem expostas a diferentes condições de insolação. As fachadas leste e oeste são constituídas de paredes de vidro triplo, compostas de: - uma camada de vidro duplo hermeticamente fechada, - seguida por uma cavidade ventilada com proteções solares (micro-persianas) - uma última camada interna de vidro simples. 18
110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA A parede externa de vidro duplo, além de ser especificada como low-iron, para minimizar a reflexão externa, recebe também um tratamento metalizado low-e, a fim de minimizar as perdas térmicas no inverno. Com respeito a climatização das áreas de escritórios, é adotado um sistema de condicionamento ativo durante todo o período de ocupação. A ventilação natural não é utilizada. 110 BISHOPSGATE / LONDRES 110 BISHOPSGATE / LONDRES CONFORTO E ENERGIA O projeto da envoltória teve um papel determinante para as questões de conforto ambiental e energia, sendo um trabalho conjunto de arquitetura e engenharia no experimento das chamadas fachadas ventiladas. A cavidade ventilada da fachada é parte do sistema de condicionamento ambiental do edifício. O ar aquecido nos espaços internos é sugado pela cavidade das fachadas, correspondente à altura de um pé-direito, e expelido para o ambiente externo. O sistema de condicionamento ambiental oferece ao inquilino o fornecimento de água resfriada passivamente por torres de resfriamento na cobertura. Com a temperatura dessa água (variando de 14 a 19 o C - não tão baixas quanto a água gelada do ar condicionado) é possível a adaptação de outros recursos de climatização de menor consumo de energia, como os forros e as lajes geladas. 19
SWISS RE HEADQUARTERS THE GHERKIN - Localização: Londres, latitude 52o Norte - Cliente/investidor: Swiss Reinsurance Company - Arquitetura e urbanismo: Foster and Partners - Estrutura: Ove Arup and Partners, Londres - Engenharia mecânica e elétrica: Gardiner and Theobald, Hilson Moran Partnership Ltd., BDSP Partnership, Ove Arup and Partners- London, RWG Associates, Sandy Brown Associates. - Usos do empreendimento: escritórios na torre e comércio na base - Número de pavimentos: 41 -Altura: 180 metros - Área total construída: 76.400 m 2 - Status/ fase: em construção, com previsão de conclusão para 2004 SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES É intenção do projeto fazer da nova sede da Swiss Re, em Londres, uma referência internacional de desempenho ambiental e energético para a tipologia de edifícios altos de escritórios, em inglês classificada como environmentally progressive building. Estudos preditivos de consumo de energia para a climatização do edifício apontam para as chances de 20% de economia, decorrentes unicamente da forma. A relação entre área de envoltória e volume interno mostrou ser favorável para a redução tanto de perdas de calor no inverno, como de ganhos térmicos no verão. 20
SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES A forma do pavimento tipo estrela, inserida no perímetro circular da envoltória externa, permite que uma porcentagem maior da área útil usufrua dos benefícios da iluminação e ventilação naturais. SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES A envoltória é parte fundamental do projeto de climatização do edifício. Fachadas de vidro triplo, combinadas aos volumes dos átrios, fazem a mediação climática entre exterior e interior, visando: - melhores condições de conforto, - menor consumo de energia, - e a conseqüente redução da contribuição indireta para as emissões de CO2 na atmosfera. 21
SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES A parte da envoltória correspondente aos espaços de escritórios é composta de fora para dentro, das seguintes camadas: - uma pele externa de vidro duplo tratado com uma metalização para aumentar sua capacidade de proteção contra a radiação solar direta, - seguida por uma cavidade ventilada de 15 cm com proteções solares na forma de micropersianas horizontais, - e uma segunda pele interna de vidro simples transparente. SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES A estratégia ambiental de climatização do edifício segue os princípios do chamado modo misto (mixed-mode), em que o edifício pode ser condicionado passivamente, com ventilação natural, ou por um sistema de condicionamento ativo, dependo das condições externas de clima. 22
SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES Os escritórios não apresentam aberturas diretas para o exterior e a ventilação natural é possibilitada pela comunicação com os átrios. As simulações para a ventilação natural foram realizadas prevendo vãos nas fachadas dos átrios, totalizando 9m2 de abertura por pavimento. Seguindo essa exigência de área de abertura por pavimento, 144 esquadrias (em cada bloco de seis andares) são projetadas para abrir. SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES O edifício é simulado para operar com ventilação natural quando a temperatura externa mínima for de até 5 o C. Para condições externas abaixo de 5 o C, o aquecimento ativo passa a ser necessário, e a partir do momento em que as zonas internas ultrapassarem os 26 o C, a ventilação mecânica ou o arrefecimento ativo (ou os dois) deverão ser ativados. Trabalha-se com uma temperatura interna máxima de 24 o C, ou preferencialmente 26 o C. A umidade relativa máxima permitida é de 60%. Ocorrências acima desse limite também colocarão o edifício para operar com o ar condicionado. 23
SWISS RE HEADQUARTERS / LONDRES Concluindo, a porcentagem anual estimada para a ventilação natural da Swiss Re varia entre 40% e 80%, dependendo da ocorrência das condições climáticas determinantes e dos níveis de tolerância a serem definidos, como no caso da máxima interna aceitável (24 o C ou 26 o C). Ilustrando essa questão, os estudos de simulação mostraram que o aumento da temperatura de projeto de 24 o C para 26 o C incorrem no acréscimo de 22% do tempo anual da ventilação natural. A previsão de economia de energia, decorrente da estratégia passiva de climatização, é de 30 a 50 kwh/m 2 por ano, comparados aos 250 kwh/m 2 por ano de um edifício similar de Londres, dependente 100% do condicionamento ativo (BRE, 1998). Considerando o debate sobre impacto ambiental global, os números de economia de energia na Swiss Re repercutem em uma redução de 14 a 26 Kg de CO 2 liberados na atmosfera por ano, em comparação ao modelo convencional. CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO Projeto: Torre Norte Localização: São Paulo, latitude 24o Sul Cliente/investidor: Fundação dos Economiários Federais, FUNSEF Encorporador: Tishman Speyer e Método Desenvolvimento Arquitetura e urbanismo: Botti Rubin Arquitetos Estrutura: Julio Kasoy e Mario Franco Engenheiros Civis Fachadas: AEC Consultores de Arquitetura e Construção Engenharia mecânica, elétrica e hidráulica: MHA Engenharia Consultores internacionais: The Cantor Seinuk Group P.C., New York; Consentini Associates, New York; The boundary Layer Wind Tunnel Laboratory, Toronto; Israel Berger and Associates, New York e outros. Usos do empreendimento: escritórios Número de pavimentos: 37 Altura: 167 metros Área total construída: 68.096 m2 Status/fase: construído em 1999 24
CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO 25
CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO Questões da Arquitetura relacionadas ao conforto ambiental Mesmo com a dependência dos sistemas ativos de condicionamento ambiental, vale o seguinte questinamento: Quanto o projeto de arquitetura do edifício, com ênfase para as fachadas, contribuiu para o conforto interno? Em uma primeira aproximação qualitativa, é possível identificar alguns pontos positivos. FORMA A forma quadrada do edifício diminui a superfície de trocas térmicas entre o meio externo e o meio interno em relação a formas mais retangulares, no entanto, isso não implica diretamente em menores ganhos de carga térmica, por causa das diferentes intensidades da radiação solar nas diferentes orientações. CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO Questões da Arquitetura relacionadas ao conforto ambiental ENVOLTÓRIA O índice de window wall ratio (WWR), que indica a porcentagem da fachada ocupada por material transparente/translúcido, é visivelmente igual ou menor a 50%, o que conta positivamente contra os ganhos externos de carga térmica. A relação de cheios e vazios das fachadas dos três edifícios do CENU apontam para uma opção às fachadas inteiramente envidraçadas, que são menos favorável as condições climáticas locais, apesar de serem comum em vários edifícios de escritório em São Paulo, incluindo empreendimentos recentes na avenida Nações Unidas. Com respeito a envoltória como um todo, a inércia térmica das partes opacas também são, certamente, um fator de contribuição para o conforto ambiental, por retardar e amortecer a radiação solar incidente. 26
CENU: TORRE NORTE / SÃO PAULO A estratégia de climatização A Torre Norte foi projetada para operar por todo o tempo de ocupação com base nos recursos ativos de condicionamento ambiental. A meta do condicionamento ambiental na Torre Norte foi oferecer um padrão de climatização que respondesse às expectativas de um público internacional. A exemplo disso, a temperatura de projeto (temperatura de set point) para o verão é de 23oC. O edifício é servido por um sistema de ar condicionado central, alimentado por uma central de água gelada e duas puxadas de ar externo. Chegando aos pavimentos, o ar tratado e resfriado é distribuído por caixas de volume de ar variável (VAV) monitoradas por sensores de temperatura e um sistema central de automação. Também internamente, as fachadas tratadas por difusores lineares a fim de reforçar o isolamento térmico entre o meio externo e o interno. BIRMANN 21 / SÃO PAULO Apresentação Projeto: Birmann 21 Localização: São Paulo, latitude 24 o Sul Incorporador: Birmann S.A. Arquitetura e urbanismo: Sikdmore Owings and Merril SOM, NY e Kogan Arquitetos Associados, SP Estrutura: Julio Kasoy e Mario Franco Engenheiros Civis Engenharia mecânica e elétrica: Jaros, Baum and Bolles Consulting Engeneers NY, Datum Cons. e Projetos Ltda. e MHA Engenharia Usos do empreendimento: escritórios Número de pavimentos: 26 Altura: 130 metros Área total construída: 61.780 m 2 Status/fase: construído em 1996. 27
BIRMANN 21 / SÃO PAULO BIRMANN 21 / SÃO PAULO O edifício e o conforto ambiental O volume da torre de escritórios apresenta um tratamento diferenciado entre as quatro fachadas, o que representa um aspecto favorável para a adequação do edifício às condições locais de clima e de exposição à radiação solar. Por conta da forte insolação sobre a fachada envidraçada desprovida de proteção solar, a carga de calor incidente afeta diretamente o conforto dos usuários localizados próximos a pele de vidro, além de representar uma sobrecarga térmica para o sistema de ar condicionado no verão. Em contra partida, o efeito da insolação durante a metade mais fria do ano é comparavelmente menor, uma vez que essa orientação permite o acesso do sol pelo vidro somente até as 9:00 da manhã. Brises metálicos horizontais são aplicados nas elevações: sudoeste, noroeste e nordeste, porém, estudos mostram como tais elementos da fachada são visivelmente sub-dimensionados quanto proteção solar, dada à angulação da radiação incidente nos planos de fachada do edifício. 28
BIRMANN 21 / SÃO PAULO O edifício e o conforto ambiental ILUMINAÇÃO NATURAL Estudos a respeito da influência da forma do pavimento tipo na distribuição da luz natural é confirmada na ocorrência de contrates55. As áreas próximas as fachadas provam ser muito iluminadas, com decréscimos bruscos em direção as partes mais interna do andar na condição de persianas levantadas. OS SISTEMAS DE CLIMATIZAÇÃO E O CONFORTO AMBIENTAL O edificio Birmann 21 foi projetado para usufruir do ar condicionado por 100% do tempo de ocupação, da mesma forma que qualquer outro edifício da última década em São Paulo, erguido com o intuito de ser uma referência de qualidade do espaço de escritórios da cidade. BIRMANN 21 / SÃO PAULO BIRMANN 21 / SÃO PAULO O edifício e o conforto ambiental As principais justificativas de arquitetos e engenheiros envolvidos no desenvolvimentos de edifícios dessa categoria em São Paulo, para o uso intermitente do ar condicionado são: 1. qualidade do ar frequentemente ruim nas localizações de edifícios de escritório, principalmente devido ao intenso fluxo de veículos; 2. poluição sonora perturbadora do conforto ambiental, também decorrente do fluxo de veículos; 3. temperatura e umidade do ar externo frequentemente altas por longos períodos no ano; 4. radiação solar intensa por longos períodos do ano, somando cargas térmicas internas possíveis de serem retiradas apenas com o recurso de sistemas ativos de condicionamento ambiental. 29
BIRMANN 21 / SÃO PAULO O edifício e o conforto ambiental O consumo de energia Quanto ao consumo de energia por usos finais no Birmann 21, observa-se que dos 19,5 KW/m 2 mês, os elevadores e os equipamentos são os grandes consumidores com 53%, seguidos pela iluminação artificial e pelo ar condicionado, com 25% e 23%, respectivamente. Este resultado demonstra uma significativa variação em relação à estudos prévios de edifícios de escritório também da década de noventa, nos quais o ar condicionado aparece como o maior consumidor de energia com 40% do total, seguido pela iluminação com 25% BIRMANN 21 / SÃO PAULO BIRMANN 21 / SÃO PAULO O edifício e o conforto ambiental O edifício Birmann 21 em ocupação plena é um exemplo da complexidade de compatibilização entre o projeto das condições ambientais internas e a operação dessas funções em edifícios altos de escritório climatizados artificialmente. Sob a perspectiva do conforto ambiental e suas implicações no consumo de energia do edifício, o estudo de caso parece ser potencialmente melhor do que seu desempenho atual. A exemplo disso, dois aspectos do projeto são observados: as quatro fachadas podem ter protetores solares mais eficientes e, com a abertura de partes da caixilharia externa, a torre é adaptável a ventilação natural noturna. 30
Obrigada! Arq. Dra. Joana Gonçalves jocarch@usp.br 31