Conforto térmico – parte 4

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.