CONFORTO TÉRMICO 01 / 46 UFMS CCET DEC Curso de Arquitetura e Urbanismo Disciplina: Conforto Ambiental Profs: Ana Paula da Silva Milani, José Alberto Ventura Couto e Wagner Augusto Andreasi
IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DE CONFORTO TÉRMICO Satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável. Performance humana melhor rendimento. Conservação de energia 02 / 46
CONFORTO TÉRMICO Condição da mente que expressa satisfação com o meio térmico - ASHRAE. 03 / 46
NEUTRALIDADE TÉRMICA É a condição na qual a pessoa não prefira nem mais calor nem mais frio no ambiente ao seu redor Fanger(1982). É a condição da mente que expressa satisfação com a temperatura do corpo com um todo Tanabe (1984). Neutralidade térmica é uma condição necessária mas não suficiente para que uma pessoa esteja em conforto térmico, pois ela pode estar exposta a um campo assimétrico de radiação. 04 / 46
VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM O CONFORTO TÉRMICO Atividade desempenhada, M (W/m 2 ). Isolamento térmico das roupas utilizadas, I CL (clo). Temperatura do ar, t a (ºC) Temperatura radiante média, t rm (ºC) Velocidade do ar, v ar (m/s) Pressão parcial do vapor de água no ar ambiente, p a (kpa) 05 / 46
O CORPO HUMANO 36,1ºC temp. corp 37,2ºC Limite inferior = 32ºC Limite superior = 42ºC 100W calor gerado 1000W que é dissipado: Através da pele: Perda sensível de calor por convecção e radiação; Perda latente de calor por evaporação do suor e por dissipação da umidade da pele. Através da respiração: Perda sensível de calor por convecção; Perda latente de calor por evaporação. 06 / 46
07 / 46 O CORPO HUMANO
O CORPO HUMANO 08 / 46 Zonas de conforto: Pessoas nuas: 29ºC a 31ºC Pessoas vestidas com vestimenta normal de trabalho (I CL = 0,6 clo ) = 23ºC a 27ºC Temp neutra (particular) = neutralidade térmica. t corpo < t neutra vaso constrição t corpo < 35ºC perda de eficiência t corpo < 31ºC temperatura letal t corpo >t neutra vaso dilatação t corpo > 37ºC suor t corpo > 39ºC perda de eficiência t corpo > 43ºC letal
AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E) Balanço de calor do corpo Fanger (1982) M - W = Qsk + Qres = (C + R + Edsk + Eesk) + (Cres + Eres) M = Taxa metabólica de produção de calor pelo corpo (W/m2); W = Trabalho muscular ou eficiência mecânica - igual a zero para a maioria das atividades sedentárias - (W/m2); Qsk = Perda total de calor através da pele (W/m2); Qres = Perda total de calor através da respiração (W/m2); C = Perda sensível de calor por convecção pela pele (W/m2); R = Perda sensível de calor por radiação pela pele (W/m2); Edsk = Perda de calor latente por difusão de suor pela pele (W/m2); Eesk = Perda de calor latente por evaporação de suor pela pele (W/m2); Cres = Perda sensível de calor por convecção pela respiração (W/m2); Eres = Perda de calor latente por evaporação através da respiração (W/m2); 09 / 46
AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E) Fanger também a carga térmica que atua sobre o corpo: L = M - 3,05(5,73-0,007*M - pa) - 0,42(M - 58,15) - 0,0173*M(5,87 - pa) - 0,0014*M(34 - ta) - 3,96*10-8 fcl [(tcl + 273)4 - (trm + 273)4 ] - fcl*hc (tcl - ta) E considerou também que estado permanente de troca da calor, a carga térmica que atua no corpo é zero, produzindo então a equação de conforto térmico: VMP = [0,303*exp(-0,036*M) + 0,028]*L VMP = Voto Médio Predito ou estimado M = Atividade desempenhada pela pessoa (Met) L = Carga térmica atuante sobre o corpo 10 / 46
AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E) Da mesma apresentou a equação de cálculo da Percentagem predita de Pessoas termicamente Desconfortáveis: PPD = 100-95*exp[-(0,03353*VMP 4 + 0,2179*VMP 2 )] 11 / 46
AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E) A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi utilizada nos estudos de FANGER. 12 / 46
CÁLCULO DO PMV E PPD Variáveis Humanas: Atividade desempenhada, M (W/m 2 ). Isolamento térmico das roupas utilizadas, I CL (clo). Variáveis Climáticas: Temperatura do ar, t a (ºC) Temperatura radiante média, t rm (ºC) Velocidade do ar, v ar (m/s) Pressão parcial do vapor de água no ar ambiente, p a (kpa) 13 / 46
14 / 46 CÁLCULO DO PMV E PPD
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO Por Radiação Térmica: Janelas frias Superfícies não isoladas Máquinas, etc 15 / 46
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO Por Correntes de ar: Ambientes ventilados naturalmente, Automóveis, Escritórios, etc 16 / 46
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO Pela diferença na t a no sentido vertical: Cabeça x tornozelo As pessoas são mais tolerantes qdo a cabeça estives mais fria 17 / 46
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO Pisos aquecidos ou resfriados: Faixas: carpetes/tapetes: de 21 a 28ºC madeira: 24 a 28ºC concreto: 26 a 28,5ºC pessoas calçadas em ativ. sed.: 25ºC caminhando: 23ºC 18 / 46
CONFORTO TÉRMICO 2.- REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO 19 / 46
REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO As várias formas de representação foram elaboradas procurando englobar o efeito conjunto de variáveis que influenciam o conforto térmico humano. Índices biofísicos = f (trocas de calor entre o corpo e o ambiente) Índices fisiológicos = f (t a ; t rm ; ua e va) Índices subjetivos = f (sensações subjetivas) 20 / 46
REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO Índice de Temperatura Efetiva (E.T.) Hougthen, Yaglou e Miller (1923) Predict 4-Hours Sweat Rate (P 4 S.R.) McArdle (1947). Zona de Conforto de Olgyay (1963) Zona de Conforto da ASHRAE Carta Bioclimática de Givoni Índice de Conforto Equatorial ISO 7730/2005 21 / 46
T.E. DE HOUGTHEN, YAGLOU E MILLER Elaborado entre 1923 e 1925. Correlação entre as sensações de conforto e as condições de temperatura, umidade e velocidade do ar. Pessoas habitualmente vestidas, em trabalho leve. 22 / 46
T.E. DE HOUGTHEN, YAGLOU E MILLER Pessoas semi-nuas, em repouso. 23 / 46
PREDICT 4-HOURS SWEAT RATE (P. 4 S.R.) Predict 4-Hours Sweat Rate 24 / 46
ÍNDICE DE CONFORTO EQUATORIAL - Webb Fonte: Frota, A., B.; Schiffer, S., R. Manual de Conforto Térmico Studio Nobel. SP. 2001. 25 / 46
ZONA DE CONFORTO ASHRAE Pessoas com atividade sedentária, roupa típica de verão. 26 / 46
ZONA DE CONFORTO OLGYAY 27 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento) 28 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento) 29 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento) 30 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento) 31 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento) 32 / 46
CONFORTO TÉRMICO 3.- NORMALIZAÇÃO 33 / 46
AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E) 34 / 46
ISO/FDIS 7730:2005(E) A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi utilizada nos estudos de FANGER. 35 / 46
36 / 46 ISO/FDIS 7730:2005(E)
37 / 46 ISO/FDIS 7730:2005(E)
CONFORTO TÉRMICO 4.- DE ONTEM ATÉ HOJE, ONDE ESTAMOS? 38 / 46
De ontem até hoje, como estamos? Conforto Térmico Sócrates, IV AC e Vitruvius, I DC Revolução industrial Zona de conforto Houghten e Yagloglou (1923) Limites das condições ambientais de trabalho Vernon e Warner (1932) e Bedford (1936) Pelo caráter multidisciplinar o precursor foi Olgyay (1963) Mais recentemente 2 vertentes: Câmaras climatizadas (Fanger, 1970 ASHRAE 55/92 e a ISO 7730/2005) e as Pesquisas de campo No exterior Auliciems (1969); Humphreys (1976); Nicol (1993, 1996 e 2004); Mallick (1996); Parsons (2002); Toftum (2002); de Dear e Bragger (2002); Havenith, Holmér e Parsons (2002) entre outros. No Brasil - Sá (1934); Ribeiro (1945); Landi (1976); Roriz (1996) Araujo (1996); Xavier e Lamberts (1999) e Xavier (2000) entre outros. 39 / 46
QUESTIONAMENTOS A NORMA (Mod. Fanger) Nicol (1993) Não concorda que o balanço entre o calor produzido e o calor perdido pelo corpo é condição necessária para obtenção de conforto térmico, Nicol (1993) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo foi desenvolvido em estado térmico estável. Nicol (1993), Xavier (2000) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo não leva em conta a adaptação, os hábitos e estilos de vida das pessoas; aspectos de natureza física, psicológica e fisiológica. Xavier (2000) As tabelas levam a erros, mais de 50 na taxa metabólica e até 25% no isolamento das roupas. 40 / 46
QUESTIONAMENTOS A NORMA (Mod. Fanger) Humphreys e Nicol (2002) O modelo PMV pode produzir predição errônea sempre que aplicado a um grande grupo de pessoas Nicol (2004) Limites da temperatura do ar e velocidade do ar e as variáveis climáticas sendo instantâneas não refletem todo período da pesquisa. Dear (2004) Em câmaras climáticas, não é possível identificar corretamente qual é o fator de insatisfação das pessoas. 41 / 46
RESULTADOS EM PESQUISAS DE CAMPO Nicol (1996) A umidade relativa e a velocidade do ar tiveram pequeno efeito na sensação térmica experimentada. A temperatura de conforto, Icl e o voto de conforto são dependentes da varaiação da temperatura externa. Mallick (1996) As preferências das pessoas de diferentes localizações variam em termos da aclimatização experimentada. 42 / 46 Xavier (2000) Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953 Sensações Térmicas (S) = (0,8.e 0,0038. M 0,971) L sendo M = Taxa Metabólica e L = carga térmica atuando no corpo Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 75,35. e ( 0,058. S [4] 0,569. S [2])
MODELOS ADAPTATIVOS Xavier (2000) Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953 Sensações Térmicas (S) = 0,0239.M(5,87-p a )-0,0071.M(34-t a )-0,885(5,73- -0,007M-p a )+0,238.10-8 fcl[(tcl-273) 4 -(tr-273) 4 Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 75,35. e ( 0,058. S4 0,569. S 2 ) Humphreys e Nicol (2002) Fanger e Toftum (2002) 43 / 46
RESULTADOS EM PESQUISAS DE CAMPO Humphreys, M.; Hancock, M. (Windsor 2006 -Do People Like to Feel Neutral? Systematic Variation of the Desired Sensation on the ASHRAE Scale of Subjective Warmth.) 44 / 46
RESULTADOS EM PESQ. DE CAMPO NO MS 45 / 46
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