Autor: Carolina Pepitone

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.

Se tem como apostar numa matéria que é 100% certeza que cairá na prova, eu diria que é essa! CESPE sempre cobra!

6. Geometria Solar

6.1 Radiação solar: um dos mais importantes contribuintes para o ganho térmico em edifícios. O calor por radiação pode ser dividido em 5 partes principais: radiação solar direta, radiação solar difusa, radiação solar refletida pelo solo e pelo entorno, radiação térmica emitida pelo solo aquecido e pelo céu e radiação térmica emitida pelo edifício.

A radiação solar de onda curta que entra por uma abertura no edifício incide nos corpos, que se aquecem e emitem radiação de onda longa. O vidro, sendo praticamente opaco à radiação de onda longa, não permite que o calor encontre passagem para o exterior, superaquecendo o ambiente interno. Este fenômeno é conhecido como efeito estufa e é o maior transformador da radiação solar em calor no interior de uma edificação.

a. Radiação solar direta: é um fator que influencia na temperatura do ar, nas diferentes estações do ano. A resolução adequada da cobertura, do ponto de vista térmico, é fundamental não só para o conforto térmico, mas também para a minimização do consumo de energia.

Para diminuir o grau da radiação solar é preciso seguir exemplos como os que ocorrem na arquitetura vernácula. Conforme figura.

Clima quente e quente úmido: Uma boa solução, então seria reduzir ao mínimo a exposição solar da cobertura, diminuindo, proporcionalmente a transmissão de calor do exterior para o interior.

6.2 Movimentos da Terra

• Rotação: rotação ao redor de um eixo N-S que origina o dia e a noite.
• Translação ao redor do Sol: determina as 4 estações do ano

6.3 Azimute e Altura Solar: determinam a localização do sol na abóboda celeste.

• Azimute (A) é o ângulo que a projeção do sol faz com a direção Norte
• Altura solar (H): é o ângulo que o sol faz com o plano horizontal

6.4 Orientação Solar

• De maneira geral, para quem vive no hemisfério sul (ao sul da linha do equador), caso de quase todo o Brasil, pode-se dizer que a orientação norte (quando as janelas são voltadas para o norte) é a que atende de maneira mais satisfatória as principais demandas da maioria dos usuários, a saber: um nível mínimo de insolação diária, Sol quando se precisa de calor (inverno), e sombra quando não se quer calor (verão).
• No inverno, as fachadas voltadas para o norte recebem insolação quase que o dia todo, pois o Sol forma um ângulo pequeno em relação à superfície da Terra em seu percurso. No verão, como o ângulo que o Sol forma com a superfície da Terra em seu percurso é bem maior, a tendência é a de que passe sobre as coberturas do edifícios. Desta forma, um pequeno beiral nas coberturas sobre as fachadas voltadas para o norte já proporcionaria sombra.
• As orientações leste e oeste têm características similares em termos de insolação, embora em momentos diferentes do dia. As fachadas voltadas para o leste recebem Sol pela manhã. Nas fachadas voltadas para o oeste ocorre o contrário, recebem Sol pela tarde. Em geral, ambientes voltados para o oeste tendem a ser mais quentes do que os voltados para leste, apesar de receberem o mesmo número de horas de Sol, porque recebem Sol no período do dia em que a inércia térmica proveniente da noite anterior já foi vencida.

• Solstício:

a. De inverno: se o ponto geográfico do observador situar-se em hemisfério oposto ao sol.

b. De verão: se o ponto geográfico do observador situar-se no mesmo hemisfério do sol.

6.5 Diagrama Solar

a. Zênite: interseção da vertical superior do lugar com a esfera celeste.

b. Nadir: interseção inferior da vertical do lugar com a esfera celeste. Ponto diretamente oposto ao zênite.

6.6 Máscara de sombra: máscara de sombra representa graficamente, nos diagramas solares, obstáculos que impedem a visão da abóbada celeste por parte de um observador.

6.7 Proteção solar

6.7.1 Traçado de máscara: ferramenta utilizada no projeto de proteções solares.

6.7.2 Brise Soleil: adaptação para o clima quente das ideias de Le Corbusier, que enaltecia a abertura dos edifícios para o exterior, proporcionando-lhes a penetração do ar, da luz e da natureza.

• São uteis principalmente no inverno, quando o sol está baixo no horizonte, penetrando profundamente nas dependências. No verão o sol passa no zênite, tornando-se incômodo apenas no final da tarde.
• O brise-soleil fixo não exige cuidados especiais, pode ser parte integrante da estrutura e portanto é mais econômico.
• É totalmente dispensável na face SUL, parcialmente dispensável na face LESTE e indispensável na NORTE durante o inverno e na OESTE em qualquer estação.

a. Brise horizontal: impede a entrada de raios solares através da abertura a partir do ângulo de altitude solar. Indicados para face norte, com o sol próximo a vertical (sol alto).

b. Brise vertical: impede a entrada de raios solares através da abertura a partir do ângulo de azimute solar. Indicado para fachadas oeste.

c. Brise misto: combina brise horizontal e vertical.

d. Brise móvel: é teoricamente a melhor solução para fachada OESTE, porém com a falta de manutenção transforma-se em inconveniente. É também indicado para fachadas NORTE e NORDESTE.

 6.7.3 Cobogó: Indicado para fachada Norte.

6.7.4 Prateleiras de luz: é aconselhável principalmente para a orientação norte, pois permite sombrear completamente a abertura enquanto favorece a entrada de luz para o interior.

4. Índices de Conforto: De forma geral, estes índices são desenvolvidos fixando um tipo de atividade e a vestimenta do indivíduo para, a partir daí, relacionar as variáveis do ambiente e reunir, sob a forma de cartas ou nomogramas, as diversas condições ambientais que proporcionam respostas iguais por parte dos indivíduos.

Existem vários índices de conforto térmico, os quais podem ser divididos em dois grandes grupos: Os que estão baseados no balanço de calor e os que têm uma abordagem adaptativa.

• O voto médio predito: o mais completo dos índices de conforto pois analisa a sensação de conforto em função das 6 variáveis.
• A teoria adaptativa: conceito de que as pessoas interagem com o ambiente, de forma a buscar conforto térmico.

São 3 as categorias de adaptação:

1. Ajustes comportamentais: são as modificações conscientes ou inconscientes das pessoas. Estes ajustes podem ainda ser divididos em subcategorias, conhecidos como os ajustes pessoais (roupa, atividade, postura), ajustes tecnológicos ou ambientais (abrir/fechar janelas, ligar ventiladores, usar óculos escuros) e os ajustes culturais.
2. Ajustes Fisiológicos: são aqueles que incluem todas as mudanças nas respostas fisiológicas das pessoas, que são resultado da exposição a fatores ambientais e térmicos, conduzindo a uma diminuição gradual na tensão criada por tal exposição. As mudanças fisiológicas podem ser divididas em: adaptação genética e a aclimatação, que são as mudanças inerentes ao sistema termorregulador.
3. Ajustes Psicológicos: percepções e reações das informações sensoriais. A percepção térmica é diretamente atenuada por sensações e expectativas ao clima interno.

Desta forma, modelos adaptativos têm sido desenvolvidos com base nos resultados de experimentos de campo em que as pessoas desenvolvem as suas atividades cotidianas e vestem suas próprias roupas. Nesses experimentos, o pesquisador não interfere no ambiente e as pessoas expressam sua sensação e preferência térmica em escalas.

A equação do balanço térmico humano é assim traduzida:

a. Fatores de ganho de calor:

• metabolismo (basal e muscular);
• condução (contato com corpos quentes);
• convecção (se o ar é mais quente que a pele);
• radiação (do sol, da abóbada celeste e dos corpos quentes).

b. Fatores de perda de calor:

• condução (contato com corpos frios);
• convecção (se o ar é mais frio que a temperatura da pele);
• radiação (de superfícies frias);
• evaporação (da umidade e suor).

5. Bioclimatologia: estuda as relações entre o clima e o ser humano. A classificação das escalas é:

a. Macroclima: características climáticas de uma região.

b. Mesoclima: alterações locais na radiação solar, temperatura, umidade e vento.

Ex: Ilha de calor: é fenômeno noturno caracterizado pelo aumento da temperatura do ar, provocado pelo adensamento excessivo dos centros urbanos, em relação à temperatura do entorno não urbanizado da cidade. Embora os efeitos sejam também sentidos durante o dia, o fenômeno se caracteriza pelo pouco resfriamento do ar durante a noite, devido à grande massa de concreto que armazena calor durante o dia e o libera, normalmente à noite, evitando o resfriamento natural do ar no período noturno.

c. Microclima: escala da edificação e entorno imediato. É influenciado pelas outras escalas.

 5.1 Variáveis do clima

5.1.1 Radiação solar: energia eletromagnética, de onda curta, que atinge a Terra após ser parcialmente absorvida pela atmosfera. A quantidade de radiação varia em função da época do ano e da Divide-se em radiação direta e radiação difusa (abóboda celeste)

• Longitude: medida com relação ao meridiano de Greenwich.
• Latitude: medida a partir da linha do Equador.

Em climas frios, a penetração da radiação direta nos ambientes internos é desejável para promover aquecimento, ao contrário de climas quentes, onde a porção direta deve ser evitada, sendo somente a radiação difusa desejável para promover a iluminação do ambiente.

As regiões que mais recebem a radiação solar localizam-se entre os trópicos de Câncer no hemisfério norte e Capricórnio no hemisfério sul.

5.1.2 Temperatura do ar: é a consequência de um balanço energético em que intervêm a radiação solar incidente e o coeficiente de absorção da superfície receptora; a condutividade e a capacidade térmica do solo que determinam a transmissão de calor por condução; as perdas por evaporação, convecção e radiação.

A temperatura do ar não é uma consequência da ação direta dos raios do sol. Uma prova disso é que a temperatura do ar eleva-se com a saída do sol, até um máximo que ocorre 2horas depois.

5.1.3 Umidade: é regulada pela vegetação e pelo ciclo hídrico. Também é influenciada pela topografia (vales são mais úmidos) e ocupação urbana (cidades são menos úmidas).

OBS: Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de vapor de água por m³ de ar.

5.1.4 Vento: é influenciado pelo desequilíbrio da radiação entre as latitudes altas e baixas, pela altitude, pela topografia e pela rugosidade do solo (vegetação, edificações, etc.).

 5.2 Estratégias bioclimática

Norma ISO 7730 e NBR 16401‐2:

• Porcentagem máxima de pessoas insatisfeitas < 10%.

Norma Regulamentadora 17 do Ministério do Trabalho:

• Temperatura Efetiva entre 20°C e 23°C.
• Umidade Relativa > 40%.
• Velocidade do ar < 0,75 m/s.

 5.2.1 Zona de conforto: a sensação de conforto térmico pode ser obtida para umidade relativa variando de 20 a 80% e temperatura entre 18 e 29°C.

5.2.2 Ventilação: estratégia de resfriamento natural do ambiente, as principais são:

•  Ventilação cruzada
• Ventilação da cobertura
•  Ventilação do piso

5.2.3 Resfriamento evaporativo: estratégia utilizada para aumentar a umidade relativa do ar e diminuir sua temperatura. Ex: uso de vegetação, fontes de água, microaspersão.

 5.2.4 Inércia térmica para resfriamento: utilização de componentes construtivos com alta inercia térmica.

Inércia térmica: capacidade de segurar a temperatura. Em regiões de clima seco, o ideal é buscar uma alta inércia térmica para o edifício, pois as variações da temperatura ao longo do dia são maiores. Já no litoral, onde predomina o clima úmido e quente, as variações são menores, portanto, se deve trabalhar com baixa inércia térmica.

5.2.5 Resfriamento artificial

5.2.6 Umidificação

5.2.7 Inércia térmica e aquecimento solar: adotar componentes construtivos com alta inercia térmica e aquecimento solar passivo, para locais com baixas temperaturas.

5.2.8 Aquecimento solar passivo: edificação com superfícies envidraçadas orientada para o sol e aberturas reduzidas em fachadas que não recebem calor, para locais com baixas temperaturas.

5.2.9 Aquecimento artificial

5.3 Zoneamento bioclimático: no Brasil são 8 zonas bioclimática definidas de acordo com o clima e com as necessidades humanas de conforto.

5.3.1 Estratégias adequadas para edificações de acordo com a zona

a. Recomendações para projeto em climas quente e seco: Nestas condições climáticas, o movimento do ar torna-se dispensável, em função das diferenças entre as temperaturas externas e internas, tanto durante o dia quanto à noite. As aberturas devem então ser pequenas e as construções as mais compactas possíveis (de preferência com pátios internos), de forma a protegê-las da radiação solar direta. Quanto mais aglutinadas forem, mais sombra projetarão umas sobre as outras. As paredes interiores e exteriores devem ser espessas para retardar a absorção térmica. As coberturas altas, de materiais leves, porém isolantes, são as mais indicadas. Deve-se usar preferencialmente cores claras que refletem mais do que absorvem a radiação solar. Arborização e espelhos d’água constituem também em importantes amenizadores climáticos.

Matéria muuuuuito cobrada em concurso!

Fonte: livro Eficiência Energética na Arquitetura, Normas ISO 7730, NBR 16401‐2, apostila de Insolação de Edifícios e o projeto de suas Proteções Solares -PUC/GO, apostila de desempenho térmico de edificações – UFSC/CTC, anotações de aula

 Resumo de Conforto térmico

O conforto térmico é a satisfação psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do ambiente.

1.Trocas Térmica

A quantidade de calor liberado pelo organismo é função da atividade desenvolvida e dissipada por meio de mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente envolvendo:

• Trocas secas: condução; convecção; radiação;
• Trocas úmidas: evaporação.

O calor perdido para o ambiente por meio das trocas secas é denominado calor sensível e é função das diferenças de temperatura entre o corpo e o ambiente. O calor perdido por meio das trocas úmidas é denominado calor latente e envolve mudanças de fase – o suor (líquido) passa para o estado gasoso através da evaporação.

2. Trocas secas: convecção, radiação e condução. (calor sensível)

• Convecção: troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido e o outro um fluido (líquido ou gás).

As trocas de calor por convecção são ativadas pela velocidade do ar, quando se trata de superfícies verticais. Quando o ar está em contato com uma superfície mais quente, ele se aquece, se eleva e deixa lugar para um ar mais frio; gerando um movimento denominado de “convecção natural”. Se o ar já se encontrava em movimento antes de entrar em contato com a superfície o fenômeno é denominado de “convecção forçada”, como no caso, por exemplo, de um edifício bem ventilado. Nesse caso, mesmo que o movimento do ar advenha de causas naturais, como o vento, o mecanismo de troca entre a superfície e o ar passa a ser considerado convecção forçada.

No caso de superfície horizontal, o sentido do fluxo desempenha importante papel. Quando o fluxo é ascendente, há coincidência do sentido do fluxo com o natural deslocamento ascendente das massas de ar aquecidas, enquanto no caso de fluxo descendente, o ar, aquecido pelo contato com a superfície, encontra nela mesma uma barreira para sua ascensão, dificultando a convecção — seu deslocamento e sua substituição por nova camada de ar à temperatura inferior à sua.

Ex: parede e ar

• Radiação: mecanismo de troca de calor entre dois corpos — que guardam entre si uma distância qualquer — por meio de sua capacidade de emitir e de absorver energia térmica. Esse mecanismo de troca é consequência da natureza eletromagnética da energia, que, ao ser absorvida, provoca efeitos térmicos, o que permite sua transmissão sem necessidade de meio para propagação, ocorrendo mesmo no vácuo.

Ex: parede e sol

1.3 Condução: troca de calor entre dois corpos que se tocam ou mesmo partes do corpo que estejam a temperaturas diferentes. A propriedade fundamental de um material na transmissão de calor por condução é a condutibilidade térmica.

Ex: parede N e parede leste

Densidade absoluta d (kg/m3) e a condutibilidade térmica K(W/m.oC) dos materiais de construção mais frequentes.

O coeficiente de condutibilidade térmica da matéria é o fluxo de calor que passa, na unidade de tempo, através da unidade de área de uma parede com espessura unitária e dimensões suficientemente grandes para que fique eliminada a influência de contorno, quando se estabelece, entre os parâmetros dessa parede, uma diferença de temperatura unitária. Depende de:

• densidade do material — a matéria é sempre muito mais condutora que o ar contido em seus poros;
• natureza química do material — os materiais amorfos são geralmente menos condutores que os cristalinos;
• umidade do material — a água é mais condutora que o ar.

Um conceito importante associado à condutibilidade térmica é o seu oposto – a resistência térmica.

2. Trocas térmicas úmida: evaporação e condensação (calor latente)

As trocas térmicas que advêm de mudança de estado de agregação da água, do estado líquido para o estado de vapor e do estado de vapor para o estado líquido, são denominadas trocas úmidas, cujos mecanismos são evaporação e condensação.

2.1 Evaporação: troca térmica úmida proveniente da mudança do estado líquido para o estado gasoso. Para ser evaporada, passando para o estado de vapor, a água necessita de um certo dispêndio de energia. (calor latente)

2.2 Condensação: troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do vapor d’água contido no ar para o estado líquido. Quando o grau higrométrico do ar se eleva a 100%, a temperatura em que ele se encontra é denominada ponto de orvalho e, a partir daí, o excesso de vapor d’água contido no ar se condensa — passa para o estado líquido.

A condensação é acompanhada de um dispêndio de energia. A condensação de um litro d’água dissipa cerca de 700 J. Se o ar, saturado de vapor d’água, entra em contato com uma superfície cuja temperatura está abaixo da do seu ponto de orvalho, o excesso de vapor se condensa sobre a superfície, no caso de esta ser impermeável — condensação superficial —, ou pode condensar-se no interior da parede, caso haja porosidade.

A condensação superficial passageira em cozinhas e banheiros, nos horários de uso mais intenso, é considerada normal. Torna-se problemática quando se dá em paredes e principalmente em coberturas de baixa resistência térmica. Um meio para evitar a condensação superficial consiste na eliminação do vapor d’água pela ventilação.

3.Variáveis de conforto térmico: estão divididas em variáveis ambientais e variáveis humanas.

3.1 As variáveis humanas são:

1. Metabolismo gerado pela atividade física
2. Resistência térmica oferecida pela vestimenta

3.2 As variáveis ambientais são (variáveis como sexo, idade, raça, hábitos alimentares, peso, altura podem exercer influência nas condições de conforto de cada pessoa e devem ser consideradas):

• Temperatura do ar: a principal variável do conforto térmico. A sensação de conforto baseia-se na perda de calor do corpo pelo diferencial de temperatura entre a pele e o ar. É medida pelo psicrômetro.
• Temperatura radiante média;
• Velocidade do ar: ocorre em ambientes internos sem necessariamente a ação direta do vento. O ar se desloca pela diferença de temperatura (convecção natural) ou por meios mecânicos (convecção forçada). O deslocamento do ar aumenta os efeitos da evaporação no corpo, retirando a água em contato com a pele com mais eficiência e assim, reduzindo a sensação de calor. É medida pelo anemômetro.
• Umidade relativa do ar: a uma determinada temperatura o ar somente pode conter uma certa quantidade de vapor de água. Quando chegamos a esse valor máximo dizemos que o ar está saturado. Ultrapassado este limite, ocorre a condensação, no qual o vapor excedente passa ao estado líquido, provocando o aumento da temperatura da superfície onde ocorre a condensação. Estes processos dão lugar a uma forma particular de transferência de calor: um corpo perde calor por evaporação, que será ganho por aquele no qual se produz a condensação. A umidade do ar, conjuntamente com a velocidade do ar, intervém na perda de calor por evaporação. Como aproximadamente 25% da energia térmica gerada pelo organismo é eliminada sob a forma de calor latente (10% por respiração e 15% por transpiração) é importante que as condições ambientais favoreçam estas perdas.

À medida que a temperatura do meio se eleva, dificultando as perdas por convecção e radiação, o organismo aumenta sua eliminação por evaporação. Quanto maior a UR, menor a eficiência da evaporação na remoção do calor. Isto mostra a importância de uma ventilação adequada. Porém, quando a temperatura do ar é superior à da pele, a pessoa estaria ganhando calor por convecção. Mas, ao mesmo tempo se produz um fenômeno de efeito contrário, já que a circulação do ar acelera as perdas por evaporação. No momento em que o balanço começa a ser desfavorável, ou seja, quando apenas ganharíamos calor, a umidade do ar torna-se importante. Se o ar está saturado, a evaporação não é possível, o que faz a pessoa começar a ganhar mais calor assim que a temperatura do ar seja superior a da pele. No caso em que o ar está seco, as perdas continuam ainda com as temperaturas mais elevadas.

Assim, a umidade absoluta representa o peso de vapor d’água contido em uma unidade de massa de ar (g/kg) e a umidade relativa, a relação entre a umidade absoluta do ar e a umidade absoluta do ar saturado para a mesma temperatura.

Para mim, uma das matérias que mais confunde. Espero que este resumo ajude a desatar os nós 😉

Fonte: NBR 5413, NBR 10898, anotações de aula.

Resumo de Conforto Luminoso

• Radiação infravermelha: radiação óptica cujos comprimentos de onda são maiores do que aqueles da radiação visível
• Radiação ultravioleta: radiação óptica cujos comprimentos de onda são menores do que aqueles da radiação visível.
• Difração: desvio da direção de propagação de uma radiação determinado pela natureza ondulatória desta, e que ocorre quando a radiação tangencia a borda de um obstáculo.
• Lúmen: unidade SI de fluxo luminoso.
• Lux: unidade SI de iluminância.

1. ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL – grandezas fotométricas:

• Fluxo energético (P) –Watts(W) : potência transportada por todas as formas de radiação presentes no feixe energético, incluindo a luz visível, a infravermelha e a ultravioleta.
• Fluxo luminoso – φ –lumens (lm) : quantidade total de luz visível que uma fonte de luz irradia em todas as direções
• Intensidade luminosa – (I) – candelas (cd): intensidade da radiação visível medida numa determinada direção.
• Iluminância – (E) – lux (1 lux = 1 lm/m²): chamada de aclaramento, nível de iluminação ou nível de iluminamento, é a grandeza fotométrica mais importante da iluminação. É a densidade do fluxo luminoso recebido por uma superfície (luz que chega).

Na norma Iluminância: Limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de um ponto considerado, para a área da superfície quando esta tende para o zero.

• Eficiência luminosa – η – (lm/W): É a relação entre o fluxo luminoso em lúmen emitido por uma fonte e seu fluxo energético (potência) consumido para produzi-lo. É também conhecido como eficácia ou rendimento.
• Luminância – (L) – nit = cd/m² : Ela está associada a contrastes excessivos (ofuscamento).
• Contraste (C)
• Índice de Reprodução da cor – IRC
• Temperatura da cor – K

ILUMINÂNCIA – Luz incidente, não visível.

LUMINÂNCIA – Luz refletida, visível.

Uma vez que os objetos possuem diferentes capacidades de reflexão da luz, fica compreendido que uma certa iluminância pode gerar diferentes luminâncias.

O coeficiente de reflexão é a relação entre o fluxo luminoso incidente e o refletido pela superfície. Este coeficiente varia de acordo com a cor e a textura.

Quando (E) não é adequado há cansaço visual, dor de cabeça etc.

2. ILUMINAÇÃO NATURAL – grandezas fotométricas:

• Iluminância – (E) – lux (1 lux = 1 lm/m²)
• Luminância – (L) – nit = cd/m²
• Contraste (C)

A luz natural, resultante internamente aos espaços e proveniente de aberturas laterais, depende da somatória das contribuições de 3 variáveis:

i.CC = Componente de Céu Luz proveniente diretamente do céu.

ii.CRE = Componente de Reflexão externa. Luz que alcança o interior após ter sido refletida pelo entorno.

iii.CRI = Componente de Reflexão Interna. Luz que alcança o ponto no interior após ter sofrido uma ou mais reflexões internas.

O teto é a principal superfície de reflexão e o piso a menos significativa, exatamente por suas posições em relação ao plano de trabalho.

Magnitude e distribuição da luz no ambiente interno depende de um conjunto de variáveis, tais como:

• disponibilidade da luz natural (quantidade e distribuição variáveis com relação às condições atmosféricas locais);
• obstruções externas;
• tamanho, orientação, posição e detalhes de projeto das aberturas;
• características óticas dos envidraçados;
• tamanho e geometria do ambiente;
• refletividades das superfícies internas.

NBR 5413

• A iluminância deve ser medida no campo de trabalho. Quando este não for definido, entende-se como tal o nível referente a um plano horizontal a 0,75 m do piso.
• A iluminância no restante do ambiente não deve ser inferior a 1/10 da adotada para o campo de trabalho, mesmo que haja recomendação para valor menor.
• Recomenda-se que a iluminância em qualquer ponto do campo de trabalho não seja inferior a 70% da iluminância média.

• Quando nossa maior preocupação for a acuidade visual, o principal elemento será a quantidade de luz (nível de iluminância).
• Quando nossa maior preocupação for a caracterização do espaço, dois elementos se mostram fundamentais: luminância e cores.
• A luz difusa refletida pelo teto proporcionará uma melhor uniformidade dos níveis de iluminação do ambiente, reduzindo os problemas de sombras excessivas e de ofuscamentos produzidos por reflexões dirigidas.
• Deve-se evitar diferenças acentuadas entre a cor do plano de trabalho e o fundo, pois isso exigirá do olho um grande esforço de adaptação a nova cor, resultando em uma fadiga visual. Portanto, a cor das paredes e do plano de trabalho deverão, sempre que possível, possuir o mesmo tom.

Os efeitos qualitativos negativos que interferem no conforto visual são:

a.Velamento: criado por luz intensa difusa no ambiente e reduz o contraste de luz e sombra na imagem – efeito muito empregado em filmes onde aparecem “fantasmas do além”: gera a sensação de insegurança, especialmente em pacientes;

b.Ofuscamento: causado por intensa luz direta que incide sobre os olhos do usuário;

c.Deslumbramento: causado pela luz que penetra diretamente na pupila formando focos de escuridão como quando se olha para a luz intensa;

d.Iluminamento uniforme prolongado: o orgulho dos Engenheiros luminotécnicos em manter um ambiente constantemente e homogeneamente iluminado traz prejuízos ao mecanismo fisiológico do ser humano. Estes efeitos são observados tanto nos funcionários de ES que tiram plantão em áreas fechadas, como espeleólogos que passam dias nas carvernas e têm seu ciclo biorrítmico completamente alterado.

Segundo a NBR 10898, para o projeto do sistema de iluminação de emergência devem ser conhecidos os seguintes dados de lâmpadas e luminárias:

a. tipo de lâmpada;

b. potência, em watts;

c. tensão, em volts;

d. fluxo luminoso nominal, em lúmens;

e. ângulo da dispersão da luz;

f. vida útil do elemento gerador de luz.