Mês: abril 2016

10. Intervenções dos espaços urbanos que possibilitam a ventilação

Para controlar a ação dos ventos no espaço urbano poderá ser estabelecido obstáculos naturais (árvores etc.) e artificiais como outros edifícios. O fluxo de ar num local de construção pode ser controlado por obstruções, defletores ou filtros formados por árvores, cercas, banquetas e obstruções.

Ventos indesejáveis de inverno podem ser reduzidos ou afetados e os ventos refrescantes do verão podem ser dirigidos a uma estrutura. Um quebra-vento reduzirá a 75% a velocidade do vento por distância de 10 a 15 vezes sua altura. Vegetação e paredes fora de um edifício podem ser usados para ajudar a ventilação natural ou mitigar o pleno efeito dos ventos fortes.

Observações para o urbanismo:

• Ruas de maior largura no sentido leste-oeste;
• Ruas norte-sul mais estreitas (pois as construções voltadas para um dos lados destas ruas fará sombra para os pedestres do lado direito ou esquerdo – manhã e tarde)
• Nas ruas com direção norte-sul deve ser previsto desvios, praças, de modo a não canalizar os ventos.
• A vegetação deve funcionar como barreira aos ventos, além de reter parte da poeira em suspensão no ar.
• É conveniente espelhos d´água, chafariz, etc.

 

 

O traçado das vias urbanas deverá ser de forma a facilitar a penetração do ar entre as massas dos edifícios, para que possibilite o melhor equilíbrio energético.

• Quando as ruas são paralelas à direção do vento dominante, formam canais livres pelos quais o fluxo de ar penetra em profundidade na zona urbana. Quanto mais largas forem as ruas, menor o obstáculo criado pelos edifícios situado ao longo destas e melhor a ventilação global, e maior seu desempenho energético no espaço urbano durante a estação quente.
• Entre os fatores climáticos o que mais possibilita o controle é a radiação, visto que existe em grande variedades de soluções, que poderão ser aplicadas conforme as características da intensidade de radiação e a sua relação com o entorno, os materiais, os tipos de superfície etc., poderá ser analisado a situação do espaço e aplicada as soluções que oportunizem melhor conforto e redução no consumo de energia.
• Outro fator fundamental para a redução do consumo de energia é a ventilação natural. Nos climas quentes-úmidos, a tensão de vapor (quantidade de água presente no ar) tenderá a ser maior dentro do edifício do que de fora, devido ao suar, trabalhar, cozinhar etc. Sob essas condições, é desejável substituir o ar de dentro pelo de fora. Essa substituição de ar chama-se ventilação e é expressa como o número de renovações de ar em m³/h. As correntes naturais de ar ajudam a realizar essa substituição através de aberturas estrategicamente localizada no edifício.
• Também pode-se aplicar o uso da flora como fator importante de criação de zonas micro climáticas e também como barreiras de direcionamento da ventilação exterior para o interior do edifício.
• Os núcleos urbanos favorecem as condições para precipitação em forma de chuva devido às partículas em suspensão.

 

9.1 Efeitos aerodinâmicos dos ventos

Os ventos são essenciais na interferência da qualidade do espaço urbano. É fundamental para que se possa orientar, e localizar as massas de ocupação do espaço sem formação de ilhota.

9.1.1 Ilhota térmica: também afeta o percurso do vento. No centro da cidade onde o efeito da Ilhota térmica é mais intenso, o ar aquecido sobe e atrai o fluxo do ar dos subúrbios (ventos frescos) para o centro da cidade, quando a forma urbana permite. É fundamental que o planejamento urbano estabeleça princípios e técnicas que possibilitem a minimização da energia. Como: analisar as informações climáticas em função da topografia urbana, aplicar a escala microclimática para determinar a demanda de energia para a região estudada. A partir de dados obtidos da estação meteorológica mais próxima e distribuir os edifícios no espaço urbano de forma a minimizar o ganho térmico natural e maximizar a ventilação cruzadas nas regiões que não possuem estação fria.

9.1.2 Efeito de Barreiras: define-se como edifício laminar, do ponto de vista da ventilação um prédio paralelepipedal, de espessura relativamente estreita, 10m de altura homogênea que não exceda de 30m (10 pavimentos) e de cumprimento mínimo igual a oito vezes a altura.

9.1.3 O efeito Venturi: também conhecido como fenômeno de funil, formado por dois edifícios próximos e perpendiculares que permitem a circulação do vento entre eles e em algumas vezes, quando o funil é muito comprido produzir-se-á um túnel aerodinâmico. A proposta é aproveitar o efeito Venturi para ventilar os espaços urbanos, cuja localização ou conformação sejam desfavoráveis ao aproveitamento dos ventos locais, evitando a formação do túnel aerodinâmico pelo desconforto nas pessoas.

9.1.4 O efeito de malha: caracterizado por uma ocupação espacial justaposta, com alturas diversas que impede a circulação do ar entre os edifícios permitindo a circulação só sobre os mesmos. A solução para nossos climas é evitar, no projeto do edifício o efeito “malha’ que impede a ventilação local. Assim as aberturas da malha deverão ser superiores a 25% do perímetro do edifício e orientados na direção dos ventos favoráveis.

9.1.5 Efeitos das aberturas sob as edificações: (muito utilizado na arquitetura moderna) têm como objetivo direcionar mais o fluxo de ar quando orientado sob os edifícios. A solução é aproveitar o efeito dos espaços abertos localizados sob o edifício, para melhorar a ventilação do entorno construído nos climas quentes e úmidos.

9.1.6 O efeito de canto: acontece com o impacto dos ventos sobre as fachadas de forma que o desvio destes provoquem sucção nas laterais do edifício. Para estes casos deverá se trabalhar formas que possibilitem um melhor aproveitamento dos ventos desviados pelos cantos.

9.1.7 O efeito de canalização ou corredor: ocorre entre duas barreiras de prédios e também como consequência incomoda a velocidade dos ventos frios.

9.1.8 O efeito pirâmide: ocorre nas zonas onde os edifícios possuem uma geometria irregular, possibilitando a melhor distribuição dos ventos sobre o seu entorno, com melhor aproveitamento da energia dos ventos e melhores condições na qualidade do espaço do edifício e consequentemente a melhor conservação de energia. A proposta é usar os edifícios de forma piramidal para melhorar as condições de ventilação do edifício e do entorno, otimizando as vantagens de sua forma aerodinâmica e reduzindo sua capacidade de obstrução à ação do vento, interior e exteriormente.

9.1.9 O efeito “Wise”: provocado pelos ventos que incidem frontalmente na fachada do edifício originando a formação de um polo turbulento na parte inferior do edifício. O rolo turbulento, próprio do efeito Wise, é particularmente incômodo pela forma em que circula o fluxo de ar, cuja direção pode ser vertical, por exemplo, levantando os objetos leves (saídas das mulheres).

9.1.10 O efeito esteira: é o causador de redemoinhos, originado da velocidade dos ventos sobre zonas de pressões diferentes causando turbulência em todos os sentidos, portanto é importante analisar o seu entorno para que se possa abrir a esteira de ação dos ventos.

 

É isso! Bons estudos 😉

7. Desempenho térmico de paredes e coberturas

7.1 Desempenho térmico de paredes

• Condutância térmica superficial: engloba as trocas térmicas que se dão à superfície da parede. O coeficiente de condutância térmica superficial expressa às trocas de calor por convecção e por radiação.
•  Comportamento dos materiais opacos diante da radiação solar: Quando a energia radiante incide sobre um corpo opaco ela é absorvida ou refletida. A energia radiante absorvida se transforma em energia térmica ou calor; a energia refletida não sofre modificação alguma.

 7.2 Desempenho térmico de coberturas: Em regiões tropicais, onde a latitude é baixa, a incidência de radiação sobre as coberturas é o mais considerável dos elementos envoltórios. O telhado é o mais importante elemento para efeito do “controle térmico”.

 7.3 Desempenho térmico de janelas

• Janelas e sheds: O sistema de ventilação natural por janelas e shed é dimensionado levando em consideração variáveis como: área total construída, altura do pé-direito, número de pessoas que utilizam ambiente, carga térmica gerada por máquinas e equipamento. É indicado para galpões industriais que necessitem um controle de ventilação e exaustão, economizando energia elétrica. São compatíveis com qualquer tipo de cobertura

 

• Veneziana e lanternin: O sistema de ventilação natural por venezianas e lanternins funciona baseado em três leis da física:

a. Convecção natural do ar por diferença de temperatura e pressão: O ar, assim como qualquer gás, quando aquecido, mantém a sua massa, mas aumenta seu volume. Torna-se menos denso. Em compartimentos fechados o ar quente busca as regiões mais altas, e o ar frio as mais baixas. Complementarmente, o ar quente sobe em função da menor pressão atmosférica, que é menor quanto maior for a altura.

b. Efeito Chaminé: é o fenômeno que consiste na movimentação vertical de uma massa gasosa localizada ou de fluxo de gases devido à diferença de temperatura ou pressão com o meio. Quanto maior é o pé-direito, maior a velocidade de exaustão do ar.

c. Efeito Venturi: A circulação do vento em torno do shed cria uma zona de pressão negativa dentro deste último. Esta pressão negativa faz com que o ar do interior do ambiente suba até o shed. O Efeito Venturi ocorre quando a velocidade de fluxo de uma corrente de ar ou de um fluido aumenta ao passar por um trecho mais estreito do condutor, diminuindo sua pressão e criando um vácuo parcial. Desta forma, o ar entra pela janela devido à convecção natural por diferença de temperatura e pressão e sai pelo shed devido ao Efeito Chaminé e ao Efeito Venturi, renovando o ar interno.

No lanternim, abertura na parte superior do telhado, permite a renovação contínua do ar pelo processo de termossifão. Deve ser em duas águas, disposto longitudinalmente na cobertura. Este deve permitir abertura mínima de 10% da largura do aviário, com sobreposição de telhados com afastamento de 5% da largura do aviário ou 40cm no mínimo. Deve ser equipado, com sistema que permita fácil fechamento e com tela de arame nas aberturas para evitar a entrada de pássaros e insetos.

• Vidros:

a. Vidro comum: os corpos, à temperatura normal do ambiente, emitem energia radiante de onda longa. Para este comprimento de onda, o vidro é opaco, bloqueando a radiação da onda longa do exterior. Este processo onde a radiação solar entrou facilmente no local e encontrou dificuldades para sair é denominado efeito estufa e é o maior transformador da radiação solar em calor no interior de uma edificação.

b. Vidros especiais:

• Vidros absorventes
• Vidros refletivos

As superfícies expostas à radiação transpõem a temperatura para o interior do edifício por convecção. Para melhorar esse problema deve-se aproveitar qualquer mecanismo que facilite o movimento do ar sobre as superfície exposta a radiação e aproveitar plenamente os ventos da região.

8. Ventilação

As principais funções da ventilação são:

• Manter o ambiente livre de impurezas e odores indesejáveis, e fornecer O2 e reduzir a concentração de CO2;
• Remover o excesso de calor acumulado no interior da edificação produzido por pessoas ou fontes internas;
• Resfriar a estrutura do edifício e seus componentes evitando o aquecimento do ar interno;
• Facilitar as trocas térmicas do corpo humano com o meio ambiente (especialmente no verão);
• Remover o excesso de vapor d’água existente no ar interno evitando a condensação superficial.

No verão as necessidades de ventilação dizem respeito às questões térmicas e higiênicas, e no inverno a necessidade é apenas de ordem higiênica.

8.1 Mecanismos de Ventilação

8.1.1 Ventilação natural:

• Por diferença de pressão causada pelo vento: é necessário que os ambientes sejam atravessados transversalmente pelo fluxo de ar. A ventilação cruzada ocorre devido à existência de zonas com diferentes pressões.
• Por diferença de temperatura: Baseia-se na diferença entre as temperaturas do ar interior e exterior provocando um deslocamento da massa de ar da zona de maior para a de menor pressão. Quando, nestas condições, existem duas aberturas em diferentes alturas, se estabelece uma circulação de ar da abertura inferior para a superior, denominada efeito chaminé.

 

O efeito chaminé não é muito eficiente em casas térreas pois depende da diferença entre alturas das janelas e das diferenças entre a temperatura do ar interior e exterior.

• Ventilação artificial: Produzida por equipamentos.

 

Considerações sobre 

a. Aberturas:

• Pode-se obter condição de ventilação satisfatória com ângulos de até 50° de um lado e outro da perpendicular da direção do vento.
• A tendência natural do vento é entrar pela zona de alta pressão e sair pela de baixa pressão por sucção.
• A ventilação mais adequada é aquela em que o fluxo de ar penetra na habitação pelo espaço de estar e dormitórios e sai pela área de serviço;
• Deve haver uma proporção de área aproximadamente igual para as aberturas de entrada e de saída de ar.
• Quando a abertura de entrada tiver maior altura que a de saída, a circulação do ar ocorrerá próxima ao forro e não vai atingir o usuário. Esta solução apenas é útil para a retirada de ar quente e esfriamento da superfície interior do forro.
• Duas aberturas em paredes opostas permitem o movimento rápido do ar, enquanto aberturas em paredes adjacentes permitem uma melhor distribuição da velocidade do vento e do feito de resfriamento através do recinto.
• Quando a ventilação é usada para resfriamento, é importante localizar as aberturas para que o fluxo de ar passe pelos usuários.
• Ocorre maior fluxo de ar quando são posicionadas aberturas de igual tamanho em fachadas opostas.

b. Velocidade do ar interno:

• A velocidade do ar ao nível do usuário, mesmo que utilizando a melhor tipologia de janela é somente de 30 a 40% da velocidade do vento livre. Para melhor controle da ventilação interior, a combinação de pequenas e grandes aberturas em diferentes alturas é a mais interessante (ventilação higiênica e de conforto)
• A velocidade média do fluxo de ar interno é uma função da velocidade do ar externo, da rugosidade do ambiente externo, do ângulo de incidência e das dimensões e localização das aberturas.
• Em um ambiente com uma abertura de 2/3 da largura da parede, a velocidade média interna do ar será entre 13% e 17% da velocidade do ar externo, mas se esta área for dividida em duas aberturas na mesma parede, a velocidade do ar passa para 22% da velocidade do ar exterior.
• Para aberturas localizadas em duas paredes, a velocidade média do ar interno passa a ser de 35% a 65% da velocidade do vento externo.
• O limite aceitável para a velocidade do ar é de 1,5 m/s, velocidade a partir da qual começam a voar papéis e pode diminuir a sensação térmica em até 5K.
• Se produz maior velocidade interna quando se combina uma pequena entrada de ar com uma saída grande de ar.

OBS: O que determina a sensação de refrescamento é a velocidade do ar, e não o volume.