Aula_1_-_Conforto_termico

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Desempenho Térmico de edificações 
Aula 2: Conforto Térmico 
PROFESSOR 
Roberto 
Lamberts 
 
 
ECV 5161 
UFSC 
FLORIANÓPOLIS 
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stru
tu
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2 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
cálculo 
+ modelos 
+ normas 
variáveis 
+ humanas 
+ ambientais 
+ outras 
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3 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
”conforto térmico é o estado 
da mente que expressa satisfação 
do homem com o ambiente 
térmico que o circunda”. ASHRAE 
(American Society of Heating, Refrigeration and 
Air Conditioning Engineers) 
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4 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
A insatisfação com o ambiente térmico pode ser causada pela sensação de 
desconforto por calor ou frio quando o balanço térmico não é estável, ou seja, 
quando há diferenças entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o 
ambiente 
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5 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Neutralidade térmica: Estado físico no qual todo o calor gerado pelo organismo 
através do metabolismo é trocado na mesma proporção com o ambiente ao redor, 
não havendo nem acúmulo de calor, nem perda excessiva do mesmo, mantendo a 
temperatura corporal constante 
neutralidade térmica é uma condição necessária, mas não suficiente para que 
uma pessoa esteja em conforto térmico. Um indivíduo que estiver exposto a um 
campo assimétrico de radiação, pode estar em neutralidade térmica, porém não 
estará em conforto térmico 
Conforto 
térmico 
Neutralidade 
térmica 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Fatores pelos quais os estudos de conforto térmico são importantes: 
 
1. A satisfação do homem, permitindo-lhe se sentir termicamente confortável 
2. A performance humana: As atividades intelectuais, manuais e perceptivas, 
geralmente apresentam um melhor rendimento quando realizadas em conforto 
térmico 
3. A conservação de energia: Ao conhecer as condições e os parâmetros 
relativos ao conforto térmico dos ocupantes do ambiente, evitam-se desperdícios 
com aquecimento e refrigeração. 
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variáve
is –
 cálcu
lo
 
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variáveis de conforto 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
variáveis 
humanas 
MET: Metabolismo 
 
CLO: Vestimenta 
variáveis 
ambientais 
Tar: Temperatura do ar 
Trad: Temp Média Rad. 
Vel: Velocidade do ar 
RH: Umidade relativa 
Outras... 
Idade 
Altura 
Sexo 
Peso 
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+ 
A temperatura 
interna do corpo 
humano é 
praticamente 
constante, 
variando 
aproximadamente 
de 36 a 37° 
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A quantidade de calor liberado pelo organismo ocorre em função da 
atividade desenvolvida. Este calor será dissipado através de 
mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente, 
envolvendo: 
. MET 
. CLO 
- Trocas secas: condução, 
 convecção, radiação. 
 (calor sensível) 
 
- Trocas úmidas: evaporação. 
 Respiração e Transpiração 
 (calor latente) 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Diagrama da regulação térmica humana autônoma e comportamental 
Adaptado de:Hensen (1991) 
• Variável controlada: valor integrado 
de temperaturas internas (próximas 
do sistema nervoso central e núcleo) 
e as temperaturas da pele. 
• Sistema controlado: é influenciado 
pela temperatura interna (geração 
interna de calor/metabolismo) e 
externa (calor ou frio originado pelo 
ambiente). 
• As perturbações na temperatura de 
um ambiente são rapidamente 
detectadas pelos termorreceptores 
da pele. 
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31° C 
 35° C 
 37° C 
 39° C 
43° C 
Te
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Acima de 43°C – Situação Letal 
Acima de 39°C – Ocorre a perda 
da eficiência no trabalho 
 
Acima de 37°C – Inicia-se o 
fenômeno do suor 
Abaixo de 36°C – Inicia-se o 
reflexo de arrepio 
Abaixo de 35°C – Ocorre a perda da 
eficiência no trabalho 
Abaixo de 31°C – Situação Letal 
Vasoconstrição 
Vasodilatação 
Aproximadamente 36,5°C 
Zonas de respostas fisiológicas 
Temperatura Corporal 
Adaptado de: Longman, Inc., (2001) 
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Os mecanismos termorreguladores são ativados quando as condições térmicas do 
meio ultrapassam certas faixas de frio ou calor. 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Frio: Evitar perdas térmicas do corpo e aumentar a produção interna de calor. 
Perdas de calor por radiação 
e convecção 
orgão interno Perdas de calor por 
convecção 
Vasoconstrição periférica Arrepio Aumento do metabolismo 
Pele mais rugosa 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Mecanismos instintivos e culturais para proteção do frio 
Mecanismos instintivos Mecanismos culturais 
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Calor: Incrementar as perdas térmicas do corpo e reduzir a produção interna de calor 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Vasodilatação periférica Suor Redução do metabolismo 
Boa 
evaporação 
Pouca 
evaporação 
Perdas de calor por radiação 
e convecção 
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Mecanismos instintivos Mecanismos culturais 
Mecanismo instintivos e culturais para proteção contra o calor 
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Taxa metabólica para diferentes atividades. ISO 7730 (2005) 
Através do metabolismo o organismo adquire energia a partir de elementos combustíveis orgânicos. A 
quantidade de energia liberada depende da quantidade de atividade muscular (Quanto maior a atividade 
física, maior o metabolismo). 
 
MET: unidade utilizada para descrever a energia produzida por unidade de área de uma pessoa em repouso (1 MET = 58W/m²) 
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Vestimenta impõe uma resistência térmica entre o corpo e o meio, representando uma barreira 
para as trocas de calor por convecção 
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Índice de resistência térmica para vestimentas 
segundo ISO 7730 (2005 
CLO: Unidade de medição da resistência térmica da 
roupa. (1 clo = 0.155m²°C/W) 
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O corpo humano não 
sente a temperatura 
de um quarto, e sim a 
perda ou ganho de 
energia do corpo no 
espaço 
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As condições do ambiente relacionadas com o conforto são: 
 
 
+ Temperatura do ar 
+ Temperatura média radiante 
+ Umidade relativa do ar 
+ Velocidade do ar 
 
A influência dos quatro parâmetros na perda ou ganho de energia não é 
igual, sendo que a temperatura do ar e temperatura média radiante tem 
a maior importância. Porem não é suficiente medir só um deles. 
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Temperatura do ar: Também chamada TBS (temperatura de bulbo seco) 
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A sensação de conforto baseia-se na 
perda de calor do corpo através da 
diferença de temperatura entre a pele 
e o ar. As massas de ar são aquecidas em 
virtude do contato com a pele, 
permitindo a perda de energia do corpo. 
O ar mais quente torna-se mais leve e 
sobe enquanto o mais frio desce, 
proporcionando uma sensação de 
resfriamento do ambiente graças a 
movimentação do ar conhecida como 
convecção natural. 
Pei-Chun Liu (et al) “Evaluation of buoyancy-driven ventilation in 
atrium buildings using computational fluid dynamics and 
reduced-scale air model”. 
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Trocas entre um ambiente real e o corpo e entre um ambiente 
imaginário e o mesmo corpo, através da temperatura média 
radiante. Fonte: innova.dk 
Temperatura média radiante: Temperatura uniforme de um ambiente imaginário 
no qual a troca de calor por radiação é igual ao ambiente real não uniforme. 
Trocas de calor entre diferentes corpos 
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Umidade relativa do ar (UR): fornece a quantidade de vapor de água no ar em 
relação à quantidade máxima que pode conter a uma determinada temperatura. 
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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. 
A UR é utilizada para determinar a 
umidade absoluta (expressa em termos de pressão 
parcial de vapor), parâmetro que permite 
determinar as trocas por evaporação 
entre o homem e o ambiente. 
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+ 
 
 
Parâmetro que modifica as trocas de calor por convecção e evaporação de uma pessoa, 
retirando o ar quente e a água em contato com a pele com maior eficiência, reduzindo a 
sensação de calor. (quanto maior for, maior será a sensação de perda de calor). 
UMIDADE RELATIVA 
DO AR 
VELOCIDADE 
DO AR 
PERDA DE CALOR 
POR EVAPORAÇÃO 
= 
 
 
Velocidade do ar 
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Equipamentos para medição das variáveis ambientais 
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Termômetro de globo. Termo anemômetro 
Psicrômetro giratório 
para medição 
de TBS e TBU 
Temp. de Globo Velocidade do ar Umidade relativa Temperatura do ar 
Anemômetro 
sensor 
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Cálculo da temperatura radiante média: pode se calcular através da T. globo e T. do ar 
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Onde: 
Hcg é o coeficiente de troca de 
 calor por convecção do 
 globo; 
ΔT é a diferença de temperatura 
 (tg - ta) 
D é o diametro do globo 
 (normal/ 15cm) 
V é a Velocidade do ar (m/s) 
Onde: 
tg é a temperatura de termômetro de globo (C°); 
ta é a temperatura do ar (°C); 
V é a Velocidade do ar (m/s) 
Coeficiente de troca de calor por convecção: 
Utiliza se para definir a equação a ser adotada 
no cálculo da temperatura radiante média 
Dependendo do “Coeficiente de troca de calor” que for maior, 
adota se a temperatura radiante média para a forma de 
convecção correspondente a esse coeficiente 
* * * 
* * * 
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Cálculo da umidade relativa: carta psicrométrica 
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Temperatura bulbo seco (°C) 
Umidade relativa 
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+ Idade 
+ Raça 
+ Hábitos alimentares 
+ Altura 
+ Sexo 
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+ 
+ Modelo Estático 
+ Modelo Adaptativo 
 
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As pesquisas de conforto térmico e os métodos de avaliação estão 
divididos em dois grandes grupos: 
 
Pesquisas em Câmaras 
Climatizadas (Método Estático) 
Pesquisas de Campo 
(Método Adaptativo) 
Realizadas no interior de 
ambientes totalmente 
controlados pelo pesquisador, 
onde as variáveis ambientais e 
pessoais podem ser o 
manipuladas 
Realizadas em situação real, 
onde o pesquisador não 
interfere no andamento das 
atividades e nas variáveis 
ambientais 
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+ Modelo Estático 
+ Modelo Adaptativo 
 
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Modelo Estático 
 
“... Para dado nível de atividade, a temperatura média da pele (ts) e 
a taxa de secreção do suor (Esw) podem ser consideradas como as 
únicas variáveis fisiológicas que influem sobre o equilíbrio de calor 
na equação do conforto térmico...” 
(Ole Fanger, 1970) 
Modelo Adaptativo 
 
“... A temperatura de conforto não é uma constante, e sim varia de 
acordo com a estação, e temperatura a que as pessoas estão 
acostumadas...” 
(Michael A.Humphreys, 1979) 
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Onde: 
PMV= voto médio estimado ou voto de sensação de conforto 
térmico 
M= Atividade desempenhada pelo individuo 
L= Carga térmica atuante sobre o corpo 
•Muito quente +3 
•Quente +2 
•Levemente quente +1 
•Neutro 0 
•Levemente frio -1 
•Frio - 2 
•Muito frio -3 
A escala sétima da ASHRAE, ou escala de sete 
pontos é utilizada para determinação real das 
sensações térmicas das pessoas 
PMV: O “voto médio predito” é um índice que prevê um valor médio de sensação térmica de um grande grupo de 
pessoas, segundo a escala de de 7 pontos (ASHRAE). Foi criado através de análises estatísticas de acordo com 
resultados obtidos por Fanger (1972) em estudos na Dinamarca em câmaras climatizadas. 
A sensação térmica de um indivíduo é representada 
pela equação do PMV 
Modelo Estático – Baseado no balanço de calor, modelo utilizado nas avaliações em ambientes 
condicionados artificialmente. 
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Substituindo o valor de “L” a equação do PMV fica da forma a seguir: 
Onde: 
M = Taxa metabólica, em W/m2, 
W = Trabalho mecânico, em W/m2, sendo nulo para a maioria das atividades, 
Icl = Resistência térmica das roupas, em m2.ºC/W, 
fcl = Razão entre a área superficial do corpo vestido, pela área do corpo nú, 
ta = Temperatura do ar, em ºC, 
tr = Temperatura radiante média, em ºC, 
var = Velocidade relativa do ar, em m/s, 
pa = Pressão parcial do vapor de água, em Pa, 
hc = Coeficiente de transferência de calor por convecção, em W/m2.ºC, 
tcl = Temperatura superficial das roupas, em ºC. 
Pode ser obtida a partir do MET 
(1MET=58,2W/m²) 
Pode ser obtida a partir do CLO 
(1CLO=0,155m².C/W) 
Modelo Estático 
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O PPD se baseia na percentagem de um 
grande grupo de pessoas que gostariam 
que o ambiente estivesse mais quente ou 
mais frio (voto +3, +2 ou -3 e -2, na escala 
sétima de sensações). Ele pode ser 
determinado analiticamente (conforme a 
equação abaixo em função do PMV), ou 
extraído da figura a seguir: 
PMV e PPDDevido à variação biológica entre as pessoas, é impossível que todos os ocupantes de 
um ambiente se sintam termicamente confortáveis ao mesmo tempo. O PPD (porcentagem 
de pessoas insatisfeitas) estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas dentro de 
um mesmo ambiente. 
Modelo Estático 
42 
32 
Princípio básico do modelo adaptativo: 
ao ocorrer uma mudança de temperatura 
que gera desconforto, as pessoas reagem de 
forma a restaurar o conforto térmico. 
 
Neste modelo são considerados outros 
fatores além dos da física e fisiologia: 
Demografia (gênero, idade, classe social), contexto 
(composição da edificação, estação, clima) e cognição 
(atitudes, preferências e expectativas). 
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Adaptação 
ao clima 
interno 
Ajustes 
Comportamentais/ 
Tecnológicos 
Aclimatação 
Adaptação 
fisiológica ao 
clima 
Habituação 
Adaptação 
psicológica/difere
ntes expectativas 
Dúvidas quanto a validação dos resultados aplicando o modelo estático em regiões quentes e 
úmidas iniciaram discussões que deram origem ao modelo adaptativo... 
Os 3 componentes de adaptação ao clima interno. 
Adaptado de: de Dear, Brager e Cooper (1997) 
Modelo Adaptativo 
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Modelo Adaptativo 
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Categorias da adaptação: 
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• Ajustes Comportamentais: Modificações conscientes ou inconscientes 
 - Ajustes pessoais: roupa, atividade, postura; 
 - Ajustes Tecnológicos ou Ambientais: Fechar/Abrir janelas, ligar o ventilador; 
 
• Ajustes Fisiológicos: Mudanças nas respostas fisiológicas 
 - Adaptações genéticas: herança genética de um indivíduo ou grupo de pessoas; 
 - Aclimatação: mudanças inerentes ao sistema termo-regulador; 
 
•Ajustes Psicológicos: Percepções e reações das informações sensoriais 
 - Habituação, exposição repetitiva ou crônica, que conduz a uma diminuição da 
 intensidade da sensação evocada anteriormente. 
Modelo Adaptativo 
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A nova versão da norma americana ASHRAE Standard 55-2010 apresenta um método opcional para 
determinação condições térmicas aceitáveis em espaços naturalmente ventilados. 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Limites aceitáveis da temperatura operativa (zona de conforto) para espaços 
condicionados naturalmente. ASHRAE 55-2010 
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Modelo Adaptativo 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Conforto 
Térmico 
Desconforto Localizado 
Temp. da pele e taxa secreção dentro dos padrões 
Neutralidade Térmica 
Ambiente Real 
Condições Básicas de Conforto Térmico 
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 Té
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Desconforto localizado: 
Diferença na temp. do 
ar no sentido vertical 
Correntes de ar 
Pisos aquecidos 
ou resfriados 
Assimetria 
de radiação 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Os Índices de Conforto Térmico podem ser estimados com o auxílio de Softwares... 
O software da ASHRAE calcula os índices: 
 
- PMV/PPD 
- Temperatura Efetiva (ET) 
- Temperatura Efetiva Padrão (SET) 
- Temperatura neutra dos modelos 
adaptativos de Humphreys e Auliciems. 
Avaliação de Conforto Térmico 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Ou através de calculadoras onlines: 
Ex.: Universidade de Berkley: http://cbe.berkeley.edu/comforttool/ 
 
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Avaliação de Conforto Térmico 
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A ISO 7730 (Anexo E) 
disponibiliza tabelas para uma 
estimativa rápida dos valores 
de PMV/PPD, que se aplicam 
em ambientes condicionados 
artificialmente com umidade 
relativa (UR) de 50% 
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ASHRAE 55: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy 
(em constante revisão) 
 
ISO 7730: Ergonomics of the thermal environment -- Analytical 
determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and 
PPD indices and local thermal comfort criteria. 
(Última revisão publicada: 2005) 
 
ISO 7726: Ambientes Térmicos - Instrumentos e Métodos para medições 
das quantidades físicas. 
Última revisão publicada: 1998) 
 
NORMA BRASILEIRA?? 
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