Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Conforto Ambiental: Ventilação e Climatização Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Me. Altimar Cypriano Revisão Textual: Prof.ª Me. Sandra Regina Fonseca Moreira Arquitetura e Ventilação • Necessidades Humanas e Funcionais; • Código de Obras; • Ventilação na Arquitetura; • Exemplos de Arquitetura que Contemple a Ventilação. • Compreender a interface entre ventilação e arquitetura. OBJETIVO DE APRENDIZADO Arquitetura e Ventilação Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você tam- bém encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Arquitetura e Ventilação Necessidades Humanas e Funcionais As necessidades humanas quanto ao conforto ambiental estão relacionadas a como os espaços contemplem: condições de iluminação – controle da radiação solar que atinge as edificações, para evitar ganhos de calor ou garantir aquecimento quan- do necessário; condições de acústica – garantindo limites sonoros para o desenvolvi- mento de tarefas ou em descanso; condições de ventilação – que possibilite a reno- vação do ar do ambiente muito importante para a higiene e para o conforto térmico. O conforto térmico no verão em regiões de clima temperado e clima quente e úmi- do, pode ser conseguido por meio de técnicas de ventilação. A renovação do ar dos ambientes proporciona a dissipação de calor e a desconcentração de vapores, fuma- ça, poeiras e poluentes. A ventilação pode ser conseguida utilizando-se técnicas pas- sivas (sem a necessidade do consumo de energia elétrica) ou por meios mecânicos. A ventilação natural é o deslocamento do ar através do edifício, por meio de aberturas, algumas funcionando como entrada do ar e outras, como saída. Assim as aberturas para ventilação devem estar dimensionadas e posicionadas de modo a proporcionar um fluxo de ar adequado ao recinto. O fluxo de ar que atravessa o edifício depende da diferença de pressão entre os ambientes internos e externos, da resistência ao fluxo de ar oferecido pelas aberturas, pelas obstruções internas e de uma série de implicações relativas à incidência do vento e forma do edifício. O conforto térmico depende de variáveis ambientais (clima) e variáveis humanas (metabolismo e resistência térmica por vestimentas). As exigências humanas de conforto térmico estão relacionadas com o funcionamento de seu organismo, cujo mecanismo, complexo, pode ser, grosso modo, comparado a uma máquina térmica que produz calor se- gundo sua atividade. O homem precisa liberar calor em quantidade sufi- ciente para que sua temperatura interna se mantenha da ordem de 37°C – homeotermia. (FROTA & SCHIFFER 2001) O homem é um animal homeotérmico, ou seja, o seu organismo procura manter a temperatura constante por meio de mecanismos internos, da ordem de 37° C, “com limites entre 36,1 e 37,2° C – sendo 32°C o limite inferior e 42°C o limite superior para a sobrevivência, em estado de enfermidade” (FROTA & SCHIFFER 2001). A energia produzida por animais homeotérmicos é resultado de reações quími- cas internas, que combinam o oxigênio extraído do ar respirado com o carbono adquirido pelo organismo dos alimentos ingeridos, esse processo é chamado de metabolismo (FROTA & SCHIFFER 2001). O organismo, através do metabolismo, adquire energia. Cerca de 20% dessa energia é transformada em potencialidade de trabalho. Então, termodinamicamente falando, a ‘máquina humana’ tem um rendimento muito baixo. A parcela restante, cerca de 80%, se transforma em calor, que deve ser dissipado para que o organismo seja mantido em equilíbrio. Tanto o calor produzido como o dissipado dependem da atividade que 8 9 o indivíduo desenvolve. Em repouso absoluto — metabolismo basal —, o calor dissipado pelo corpo, cedido ao ambiente, é de cerca de 75 W. (FROTA & SCHIFFER 2001) Para que a temperatura interna seja mantida o mais constante possível o sis- tema termorregulador do organismo vai controlar o ganho ou perda de calor. Ao sentir frio, o organismo humano, por meio do sistema nervoso simpático dispa- ra mecanismos automáticos que aumentam a combustão interna (vasoconstrição, arrepio, tiritar) – termogênese – que é comandado pelo sistema glandular endócri- no. Também o organismo, por meio do sistema nervoso simpático, reage ao calor aumentando a troca de calor entre o meio ambiente e o organismo, diminuindo a combustão interna (vasodilatação, exsudação) – termólise – comandada pelo siste- ma glandular endócrino. “Quanto maior a atividade física maior será o calor gerado por metabolismo” (LAMBERTS, et. al; 2003). É fundamental que o profissional saiba a que se destina o espaço projetado, de forma a prever o nível de atividade realizada no seu interior – premissas sobre a sensação de conforto térmico (LAMBERTS, et. al; 2003). Figura 1 – Atividades físicas e respectivo metabolismo segundo a ISO 77301 Fonte: Lamberts et al; 2003 Na figura acima, os valores apresentados relacionam algumas atividades com os valores do metabolismo, que são crescentes quanto maior o esforço. Considerando que “um homem adulto e uma mulher adulta têm, respectivamente, 1,8 m² e 1,6 m² de superfície corporal”, para a conversão dos valores da figura para W/ m², por 1 INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDIZATION, ISO 7730 (2005) “Ergonomics of the thermal environment – Analytical determination and interpretation of termal comfort using calculation of PMV and PPD índices and local termal comfort criteria”. Gevena. 9 UNIDADE Arquitetura e Ventilação exemplo, “de um homem adulto caminhando teria um metabolismo de aproxima- damente 165 W/ m² (300 W ÷ 1,80 m²) ” (LAMBERTS, et. al; 2003). As roupas também têm grande importância na sensação de conforto, o tipo de tecido, espessura e outras características são determinantes para isso e podem ser mensuradas por meio da grandeza “clo”: do inglês clothing. A resistência térmica da roupa também é de grande importância na sen- sação de conforto térmico do homem. Esta variável é medida em “clo”: do inglês clothing, sendo que 1 clo representa uma resistência térmica de 0,155 m² °C/W e equivalente à resistência térmica de um terno comple- to. A pele troca calor por condução, convecção e radiação com a roupa, que por sua vez troca calor com o ar por convecção e com outras super- fícies por radiação.(LAMBERTS, et. al; 2003) Figura 2 – Resistência térmica de algumas vestimentas Fonte: Lamberts et al; 2003 Leia mais sobre a Norma ISO 7730 acessando o artigo Revisão da última versão da Norma ISO 7730 (2005) de autoria de Eder R. Voltani e Lucila C. Labaki. Disponível em: http://bit.ly/2y1Uft5 Ex pl or Código de Obras Os Códigos de Obras surgiram orientados pelas ideias higienistas presentes no século XIX que objetivavam cidades menos insalubres. No Brasil, a partir do século XX esse instrumento também procurava, entre outras coisas garantir sa- lubridade à edificação, recomendando, por exemplo, dimensões mínimas para aberturas2 – janelas e portas, assim como recuos para melhorar a ventilação e insolação. No site da Prefeitura Municipal de São Paulo entre as orientações de aprovação de projetos há menção sobre como devem ser as dimensões das 2 O primeiro código de Obras da Cidade de São Paulo foi o Código de obras “Arthur Saboya” de 1929. 10 11 aberturas que garantam a ventilação e a insolação nos ambientes, fazendo refe- rência ao item 11.2 do Código de obras do Município: Os compartimentos de uma edificação são classificados em quatro gru- pos conforme suas características de utilização: essa classificação deter- mina a área e a dimensão mínima do compartimento, pé-direito mínimo e os afastamentos necessários para a aeração e insolação, determinantes para a implantação da edificação. 19 - Aberturas/ portas e janelas (Item 11.2 da Lei 11.228/92) O dimensionamento dos vãos destinados à aeração e insolação dos com- partimentos também está relacionado com a sua classificação nos quatro grupos, e deve seguir a relação estabelecida na Lei para a profundidade do compartimento em relação às aberturas. (PMSP) A Norma Brasileira NBR 152203, utilizando a Carta Bioclimática para cada região do país, estabelece as dimensões das aberturas e orienta as técnicas pas- sivas que devem ser adotadas em projeto. Sales (2016) faz uma comparação dos parâmetros apresentados pelo Código de Obras e pela NBR 15220, que definem as dimensões das aberturas recomendadas em função dos ambientes, nessa com- paração o autor demonstra como o Código de Obras do Distrito Federal (Brasília), permite que as aberturas sejam menores que a NBR 15220, e que esse fato pode influenciar na qualidade do ambiente quanto ao conforto ambiental, uma vez que pode haver comprometimento na sua ventilação e insolação. Leia um artigo sobre o atendimento às normas de desempenho NBR 15220 quanto ao con- forto ambiental em edificações de uso habitacional da autoria de: Renata Dalbem, Eduardo Grala da Cunha, Paulo Afonso Rheingantz, Romeu Vicente e Antonio César Silveira Baptista da Silva. Disponível em: http://bit.ly/2GpF6GJ Ex pl or Tabela 1 – Comparação entre os parâmetros de abertura do Código de Obras do Distrito Federal e a NBR 15220 COR-DF NBR 15.220-3 Ambiente Área Mínima (m2) Tamanho mínimo de abertura 50% de abertura afetiva Tma – 15% NBR 15220 Tma - 25% NBR 15220 50% de abertura efetiva Sala 12 1,50 0,75 1,80 3,00 0,90 / 1,50 Dormitório 8 1,00 0,50 1,20 2,00 0,60 / 1,00 Cozinha 5 0,6 0,30 0,75 1,25 0,37 / 0,62 Banheiro 1,6 0,15 0,07 0,24 0,40 0,12 / 0,20 Tma – Tamanho Mínimo da Abertura em função da área de piso Fonte: SALES, 2016, pag. 87 A tabela acima apresenta a coluna Tma o “Tamanho Mínimo da Abertura” para a NBR 15220 que é mais exigente do que o Código de Obras do Distrito Federal. Enquanto o COE – DF, exige que um dormitório (linha 2 da tabela) tenha uma área 3 NBR 15220 – Desempenho Térmico das Edificações. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2003. 11 UNIDADE Arquitetura e Ventilação mínima de 8,00 m² com uma abertura para janela de 1,00 m², e área de abertura efetiva de 50% da janela, ou seja, 0,50 m², a NBR 15220, exige para um dormitório com mesma área uma janela de 1,20 m² (15% da área total do ambiente – 8,00 m² x 15% = 1,20 m², a recomendação mínima é de 15%, mas a sugestão em função das estratégias Bioclimáticas é que se trabalhe com percentuais entre 15% e 25%. Se considerarmos o percentual de 25% teremos para o mesmo dormitório exemplifica- do: 25% da área total do ambiente – 8,00 m² x 25% = 2,00 m²), portanto teremos uma área de abertura efetiva entre 0,60 m² (50% de 1,20 m²) e 1,50 m² (50% de 3,00 m²). Figura 3 – Diagrama de comparação entre a área mínima de aberturas recomendadas pelo COE – DF e a NBR 15220 Fonte: Adaptado de SALES, 2016, pag. 87 A área de abertura permitida pelo COE-DF chega a ser 50% menor em relação ao tamanho mínimo recomendado pela NBR 15.220-3 (Tabela 1). Para banheiros, essa diferença representa mais que o dobro de área de abertura. Importante destacar que a área de abertura representa um fator importante para o número de renovações de ar por hora, fazendo parte de um conjunto de outros fatores. (SALES, 2016) Código de Obras Ilustrado da Cidade de São Paulo. Disponível em: http://bit.ly/2Z50icr Código de Obras “Arthur Saboya”, Atenção este código de obras não está mais em vigor. Disponível em: http://bit.ly/2Z1Zfde Ex pl or Ventilação na Arquitetura O conforto ambiental está relacionado às condições de habitabilidade dos am- bientes e na exigência de adaptação das pessoas ao calor, umidade, som e luz. As principais variáveis climáticas de conforto térmico são: temperatura, umidade, velocidade do ar e radiação solar. Algumas vezes os elementos do conforto ambiental 12 13 se relacionam de tal modo que pode haver interferência entre eles, por exemplo, a luz proveniente do Sol, fornece também calor, que implicará num ganho térmico nem sempre pretendido, portanto, neste caso, o controle da insolação é necessário, pois assim pode-se usufruir da luz com pouco ganho de calor. As principais variáveis climáticas de conforto térmico são temperatura, umidade e velocidade do ar e radiação solar incidente. Guardam estrei- tas relações com regime de chuvas, vegetação, permeabilidade do solo, águas superficiais e subterrâneas, topografia, entre outras característi- cas locais que podem ser alteradas pela presença humana. (FROTA & SCHIFFER 2001) Ventilação Natural: http://bit.ly/2Gfg7Wv Ex pl or As estratégias bioclimáticas propõe a utilização de técnicas passivas que as- sociam o conforto ambiental das edificações com o menor consumo de energia elétrica. De acordo com Lamberts, et. al. (2003), a “ventilação natural é, após o sombreamento, a estratégia bioclimática mais importante para o Brasil”. Ainda segundo Lamberts et. al. (2003) “a ventilação natural é eficaz entre tempe- raturas de 20°C a 32°C”, e acima destes valores os ganhos térmicos por convecção (movimento ascendente ou descendente do ar) “funcionariam mais como aqueci- mento do ambiente que como resfriamento”, o autor ainda alerta sofre a eficácia da ventilação natural, e que se “a temperatura for entre a 27°C e 32°C” a ventilação só será eficiente se “a umidade relativa do ar tiver valores entre 15% e 75%. Ver tabela 2. Convecção: é o movimento vertical do ar aquecido quando em contato com o solo que rece- be a luz do sol. Tornando-se mais quente o ar “sobe”, enquanto o ar mais frio desce. Ex pl or (...) a grande maioria das capitais brasileiras exige ventilação natural como principal estratégia no verão e mesmo ao longo do ano todo. Na tabela foram salientadas as cidades cujo percentual de desejabilidade desta es- tratégia ultrapassa os 50%. As cidades com fundo azul têm necessidade de ventilação natural em mais de 50% das horas do ano todo (em mais de 4.380 horas) e as cidades com fundo amarelo têm grande necessidade de ventilação apenas no verão, porém em mais de 50% das horas no período (em mais de 1095 horas). Os dados foram gerados a partir do programa Analysis-BIO. (LAMBERTS, et. al; 2003) Para a arquitetura é de fundamental importância o conhecimento das informa- ções da direção e velocidade dos ventos, assim como do movimento do sol, para o maior aproveitamento desses recursos no desenvolvimento doprojeto arquitetônico, 13 UNIDADE Arquitetura e Ventilação no que diz respeito ao conforto ambiental, para o aquecimento ou resfriamento dos ambientes principalmente no verão e no inverno. Tabela 2 – Tabela de percentuais de necessidade de ventilação natural em algumas cidades brasileiras Cidade Necessidade de ventilação natural (% das horas do ANO) Necessidade de ventilação natural (% das horas de VERÃO) Belém 88,8 93,1 Brasília 17,3 36,3 Curitiba 6,84 19,9 Florianópolis 36,4 77,1 Fortaleza 85,8 92,3 São Luís 86,7 86,5 Maceió 76,4 84,9 Natal 84,2 88,7 Porto Alegre 23,3 59,0 Recife 67,8 76,2 Rio de Janeiro 60,9 78,0 Salvador 57,9 80,6 São Paulo 14,3 45,2 Vitória 60,9 87,4 = cidades com grande necessidade de ventilação no ANO TODO = cidades com grande necessidade de ventilação no VERÃO Fonte: LAMBERTS, et. al; 2003 Segundo Frota e Schiffer (2001) a ventilação “proporciona a renovação do ar am- biente, sendo de grande importância para a higiene em geral e para o conforto térmico”. A renovação do ar dos ambientes proporciona a dissipação de calor e a desconcentração de vapores, fumaça, poeiras, de poluentes, enfim. A ventilação pode também ser feita por meios mecânicos (...). A ventilação natural é o deslocamento do ar através do edifício, através de aberturas, umas funcionando como entrada e outras, como saída. Assim, as aberturas para ventilação deverão estar dimensionadas e posicionadas de modo a proporcionar um fluxo de ar adequado ao recinto. O fluxo de ar que entra ou sai do edifício depende da diferença de pressão do ar entre os ambientes internos e externos, da resistência ao fluxo de ar oferecida pelas aberturas, pelas obstruções internas e de uma série de implicações relativas à incidên- cia do vento e forma do edifício. (FROTA & SCHIFFER 2001) A movimentação do ar no interior do ambiente é promovida pela diferença de pressão, que pode ser causada pelo vento ou pela diferença de densidade do ar interno e externo (FROTA & SCHIFFER 2001), quando essa movimentação é cau- sada pela força dos ventos a ventilação é denominada “ação dos ventos” e quando é produzida pela diferença de densidade provoca a ventilação por “efeito chaminé”. A diferença de pressões exercidas pelo ar sobre um edifício pode ser cau- sada pelo vento ou pela diferença de densidade do ar interno e externo, 14 15 ou por ambas as forças agindo simultaneamente. A força dos ventos pro- move a movimentação do ar através do ambiente, produzindo a ventilação denominada ação dos ventos. O efeito da diferença de densidade provoca o chamado efeito chaminé. Assim, a ventilação natural de edifícios se faz através desses dois mecanismos: • ventilação por ação dos ventos; • ventilação por efeito chaminé. Quando a ventilação natural de um edifício é criteriosamente estudada, verifica-se a conjugação dos dois processos. No entanto, a simultanei- dade dos processos pode resultar na soma das forças, ou pode agir em contraposição e prejudicar a ventilação dos ambientes. A identificação de ocorrência de uma ou de outra situação depende da análise de cada caso, especificamente. A ocupação dos edifícios por pessoas, máquinas e equi- pamentos e a exposição à radiação solar vão ocasionar, nos ambientes internos, temperaturas superiores às do ar externo. Esse acréscimo de temperatura, no caso de inverno nos climas quentes ou no caso geral de climas frios, pode ser um fator positivo, porém, na época de verão dos climas temperados ou durante todo o ano em climas quentes certamen- te será um fator negativo, agravante das condições térmicas ambientais. (FROTA & SCHIFFER 2001) Portanto, temos como mecanismos de ventilação natural a ventilação por ação dos ventos e a ventilação por efeito chaminé. A ventilação natural contribui na renovação do ar do interior do edifício melhorando a qualidade do ar, auxilia no conforto térmico e reduz o consumo de energia. O fluxo de ar no interior do edifício é definido pelas dimensões e localização das aberturas para a passagem do ar. Figura 4 – Efeito Chaminé Fonte: projeteee.mma.gov.br 15 UNIDADE Arquitetura e Ventilação Figura 5 – Ação dos Ventos Fonte: LAMBERTS, et. al; 2003 Diversos tipos de ventilação natural podem ser utilizados como estratégias: A ventilação cruzada é uma das técnicas mais eficazes de ventilação e implica no conhecimento da orientação dos ventos e na posição das aberturas (mínimo de duas) que devem estar em paredes diferentes (uma abertura em cada parede); Ventilação por baixo da edificação: estratégia usada pelas construções em pi- lotis; Ventilação através do efeito chaminé: considera que a taxa de ventilação aumenta com a diferença de temperatura do ar, já que o ar interno mais quente tende a sair através de aberturas mais altas da edificação, sendo substituído por ar mais frio que entra através das aberturas mais baixas; Ventilação pela cobertura: as saídas de ar podem estar junto a cumeeira ou ventilação através do forro por meio de câmara de ar ventilada; Ventilação noturna: quando existe incidência de ventos significativos no período noturno, esta estratégia pode ser usada para man- ter a temperatura interna confortável durante o dia, especialmente durante o verão, através do esfriamento da edificação à noite. As informações estatísticas sobre os ventos, como direção e velocidade são forne- cidas geralmente por órgãos públicos e de pesquisas que monitoram estações mete- orológicas instaladas em diversas áreas das cidades, frequentemente em aeroportos. O Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – LabEEE4, da Universi- dade Federal de Santa Catarina, disponibiliza para “download” alguns programas que auxiliam na adoção de estratégias bioclimáticas no desenvolvimento do pro- jeto. Alguns “softwares” fornecem informações dos ventos por meio de tabelas e diagramas que reúnem dados das quatro estações do ano, um desses softwares é o Analysis SOL-AR, programa gráfico que permite a utilização de cartas solares: (...) o Analysis – SOL-AR é dividido em dois módulos básicos, um que analisa a carta solar para a região desejada e outro que analisa a rosa- -dos-ventos. O programa marca os dados de temperatura do ar direta- mente sobre a carta solar para determinada latitude, e mostra através de cores diferenciadas como essas temperaturas se distribuem ao longo do ano, ferramenta bastante útil para a adequação de proteção solares para qualquer orientação desejada. (LAMBERTS et. al; 2003, pag. 143) 4 Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – <http://www.labeee.ufsc.br> 16 17 O programa possibilita a visualização dos ângulos de projeção para a adoção de proteções solares, como beirais, marquises, e “brises”, por exemplo, permitindo a utilização desses elementos de maneira eficiente no desenvolvimento do projeto arquitetônico, além das informações (frequência e velocidade) dos ventos predomi- nantes (LAMBERTS et. al. 2003). A rosa-dos-ventos é um diagrama que fornece estatisticamente para uma região a direção, velocidade e frequência dos ventos durante o ano, informações importan- tes para o desenvolvimento dos projetos de arquitetura e interiores (LAMBERTS, et. al; 2003). Nas figuras seguir, produzidas pelo “software” Analysis SOL-AR para a cidade de Florianópolis temos dois diagramas de rosa-dos-ventos e uma tabela com os pe- ríodos com a ocorrência dos ventos nos períodos do dia (a tabela apresenta % dos ventos ausentes por estação), nos primeiros diagramas são informadas as velocida- des predominantes, no diagrama da esquerda e no diagrama da direita a frequência dos ventos. A (primeira figura mostra) a rosa-dos-ventos para a cidade de Florianópolis e a tabela (segunda figura mostra) a frequência de ocorrência de calma- rias por estação, ambas geradas a partir do programa Analysis SOL-AR. O diagrama da esquerda mostra a rosa-dos-ventos com as velocidades predominantes por direção. Percebe-se que os ventos mais intensos vêm da orientação nordeste, com médiasque chegam a 6 m/s durante todo o ano. O diagrama da direita apresenta a frequência de ocorrência dos ventos em Florianópolis. A figura mostra que o vento mais frequente é o Norte durante o inverno, atingindo 33,5% dos horários em que há vento. O vento norte acontece também em 16,8% das horas da primavera, em 17,2% das horas do outono e em 13,7% das horas do verão. O segundo vento mais frequente é o Nordeste, que ocorre em 21,4% das horas do verão, em 16,8% das horas da primavera, em 13,4% das horas do outono e em 13% das horas do inverno. Nota-se também, no mesmo diagrama, que as duas fachadas com mais ventos no inverno são a oeste e a leste. A Tabela (...) mostra que os períodos do dia mais ventosos são as tardes e que as calmarias acontecem normalmente nas madrugadas, em todas as estações do ano. (LAMBERTS, et. al. 2003) Para ver – Estatísticas | diagramas com a direção e velocidade dos ventos em uma cidade no Brasil, acessar o link abaixo e inserir o local no espaço “ Encontrar local”. Em: http://bit.ly/2Z4VSC7 Leia mais sobre ventilação cruzada no artigo “Ventilação cruzada? Efeito chaminé? Entenda alguns conceitos de ventilação natural” de: Matheus Pereira. Em: http://bit.ly/2Z1sQmW Leia mais sobre o software Analysis SOL-AR. Em: http://bit.ly/2y53A3f Ex pl or 17 UNIDADE Arquitetura e Ventilação Figura 6 – Rosa-dos-ventos produzida pelo “software” Analysis SOL-AR, para a cidade de Florianópolis Fonte: Lamberts et al. , 2003 As aberturas do edifício (portas, janelas, claraboias, lanternins, etc.) têm a fun- ção de permitir a entrada de luz e renovação do ar, portanto as dimensões dessas aberturas devem ser pensadas de maneira que esteja adequadamente ajustada às dimensões do ambiente. Figura 7 – Tipos de aberturas para iluminação | ventilação naturais Fonte: Lamberts et al; 2003 “Área útil de ventilação” é uma variável que representa a área efetiva de venti- lação quando uma janela está totalmente aberta (LAMBERTS, et. al; 2003). 18 19 Figura 8 – Área útil de ventilação Fonte: Lamberts et al; 2003 Uma variável que também deve ser considerada é a área útil de venti- lação, que representa a área efetiva de ventilação quando a janela está totalmente aberta. Essa área é diferente para cada tipo de abertura. Uma janela tipo guilhotina tem 50% de área útil de ventilação, pois quando está totalmente aberta, somente metade de sua área é livre para ventilar o ambiente (...) As janelas do tipo guilhotina, correr e abrir têm indicadas suas respectivas áreas úteis de ventilação máximas, considerando abertu- ra total. As janelas do tipo basculante e maxim-ar têm indicadas as áreas úteis de ventilação em função de alguns ângulos comuns de abertura (30°, 45°, 60° e 90°). (LAMBERTS, et. al. 2003) 19 UNIDADE Arquitetura e Ventilação “O Fluxo de ar que atravessa um ambiente é determinado de forma diferente quando a ventilação é cruzada ou unilateral” (LAMBERTS, et. al; 2003). Alguns elementos destacados na volumetria ou no entorno do edifício podem ser utilizados para incrementar a quantidade e velocidade do fluxo de ar para o interior, além de contribuir para o sombreamento das aberturas. Segundo Lamberts et. al. (2003) “o fluxo de ar que atravessa uma abertura pode sofrer reduções se alguma barreira for interposta a ele, por exemplo, telas contra mosquitos”. Os beirais, por exemplo, podem direcionar o fluxo de ar para o interior, além de servirem como uma proteção solar horizontal. A figura (abai- xo) mostra como um beiral mais generoso pode aumentar a zona de pressão do lado externo à abertura, aumentando o fluxo de ar para o interior. Proteções solares horizontais podem provocar o mesmo efeito. (LAMBERTS, et. al. 2003) A maneira como o edifício está inserido no território (implantação) vai influenciar no aproveitamento do sol e dos ventos, considerando a paisagem, o relevo, obstru- ções naturais ou antrópicas, assim como deve também considerar outras condicio- nantes importantes como a topografia e, claro, a legislação. A definição de estra- tégias formais da edificação, sistemas construtivos e demais elementos construtivos como venezianas e outras proteções verticais também auxiliam no direcionamento do fluxo de ar para o interior da edificação, assim como muros, paredes externas e massa de vegetação podem ser utilizadas como barreiras ou proteções de vento. Figura 9 – Barreiras de vento (município de Shimane, Japão) Fonte: Lamberts et al; 2003 A platibanda (elemento horizontal construído na parte superior da edificação em geral de alvenaria, têm entre outras funções proteger o telhado e organizar a cap- tação das águas pluviais) também pode aumentar “a zona de pressão anterior à ja- nela, aumentando o fluxo de ventilação para o interior” (LAMBERTS, et. al; 2003). 20 21 Figura 10 – Infl uência do beiral e da platibanda no direcionamento do fl uxo de ventilação para o interior Fonte: Lamberts et al; 2003 Lamberts et. al. (2003) alerta sobre a importância da orientação do edifício no que se refere à ventilação natural que possibilita a utilização do vento predominante no verão para o resfriamento dos ambientes internos, evitando o vento predomi- nante do inverno impedindo a perda de calor da edificação. Quando se reduz a incidência do vento direto a redução da perda de calor “é equivalente ao quadrado da intensidade do vento incidente” direto. Ver a imagem abaixo: Nota-se que, com a redução da intensidade do vento incidente para 50%, reduzem-se as perdas de calor por infiltração do ar de 100% para ape- nas 25%. Isso indica que as perdas por infiltração são reduzidas numa proporção que equivale ao quadrado da redução da intensidade do vento incidente. (LAMBERTS, et. al. 2003) Figura 11 – Redução das perdas de calor por infi ltração com bloquei do vento com vegetação Fonte: Lamberts et al; 2003 Outra questão importante que Lamberts et. al. (2003) aponta é que massas de ve- getação podem contribuir no direcionamento do vento e árvores com copas altas pro- tegem o edifício criando sombreamento, facilitando “o acesso do vento à edificação”. 21 UNIDADE Arquitetura e Ventilação Figura 12 – Redução das perdas de calor por infiltração com bloquei do vento com vegetação Fonte: Lamberts et al; 2003 Figura 13 – Redução das perdas de calor por infiltração Fonte: Lamberts et al; 2003 Exemplos de Arquitetura que Contemple a Ventilação De acordo com o arquiteto e professor Carlos Lemos (2003), de modo geral as pessoas associam a arquitetura à construção, o que de certa forma não está errado, porém, segundo Lemos (2003) também é comum que se relacione arquitetura à beleza. O autor conceitua a arquitetura com o a intervenção no meio ambiente para a criação de novos espaços com a finalidade atender as necessidades humanas. Esse atendimento às necessidades humanas incorpora diversas condicionantes (for- mais, conceituais, legais, físicas e topográficas do lugar, econômicas, culturais, etc.) caracterizando assim uma síntese – estratégias ou o chamado partido de projeto (síntese de diversas estratégias). O clima sempre foi uma determinante a ser respei- tada e incorporar essas informações no processo de projeto irá contribuir para o conforto dos ambientes do edifício. 22 23 O conceito de arquitetura bioclimática inserida no campo da arquitetura na déca- da de 1960 (LAMBERTS et. al; 2003) aponta para estratégias projetivas utilizando técnicas passivas que objetivam além do conforto ambiental a diminuição do uso da energia elétrica. Mesmo após o entendimento do clima, dos conceitos de conforto térmico e das estratégias de projeto que visam uma melhor integração entre o usuário e o clima, deve-se achar um meio de entender os efeitos destes fatores na arquitetura e em sua eficiência energética. Pode-se tirar par- tido ou evitar os efeitos destas variáveis, por intermédio da edificação, de forma a obter um ambiente interior com determinadas condições de conforto para os usuários. Isso pode ser feito de duas maneiras. Aprimei- ra, com o emprego (...) sistemas de climatização e iluminação artificial. A segunda, de forma natural, incorporando estratégias de aquecimento, resfriamento e iluminação naturais. É importante ao arquiteto integrar o uso de sistemas naturais e artificiais, ponderando os limites de exequi- bilidade e a relação custo/benefício de cada solução. Se as estratégias naturais forem as mais adequadas, deve-se conhecer, primeiramente, a Bioclimatologia, que aplica os estudos do clima (climatologia) às relações com os seres vivos (Olgyay 1968). Conhecendo os conceitos básicos que envolvem o clima e o conforto se pode compreender a importância da Bioclimatologia aplicada à arquitetura. Na década de sessenta os irmãos Olgyay aplicaram a bioclimatologia na arquitetura considerando o confor- to térmico humano e criaram a expressão Projeto Bioclimático (Olgyay 1973). A arquitetura assim concebida busca utilizar, por meio de seus próprios elementos, as condições favoráveis do clima com o objetivo de satisfazer as exigências de conforto térmico do homem. (LAMBERTS, et. al. 2003, pag. 83 e 84) O diagrama desenvolvido por Givoni em 1969 (LAMBERTS et. al; 2003, pag. 84) ou Carta Bioclimática para Edifícios, ampliava as possibilidades de aplicação do diagra- ma dos Olgyay, com identificação das zonas bioclimáticas e suas estratégias. Abaixo a Carta Bioclimática adotada para o Brasil (LAMBERTS et. al; 2003, pag. 84). Figura 14 – Carta Bioclimática de Givoni adotada para o Brasil Fonte: Lamberts et al; 2003 23 UNIDADE Arquitetura e Ventilação Atualmente grande parte dos escritórios de arquitetura do mundo todo, utilizam os dados climáticos no desenvolvimento dos projetos agregando condições de con- forto e eficiência energética. O século XX foi particularmente fértil para a arquitetura e hoje, quando estamos no início do século XXI, o panorama arquitetônico é jovem e pluralista. Estilos como o pós-modernismo, o high-tech, o construtivismo e o desconstrutivismo mostram experiências significativas da preocupa- ção crescente dos arquitetos com a melhoria da qualidade das edificações, inclusive considerando aspectos de eficiência energética e de conforto ambiental. (LAMBERTS, et. al; 2003, pag. 23) Hoje, além da arquitetura bioclimática alguns termos são associados à arquite- tura como ecologia e sustentabilidade orientando o desenvolvimento de projetos arquitetônicos em todo o planeta. A preocupação com o meio ambiente e com a manutenção dos recursos naturais têm sensibilizado grande parte da sociedade. Vários projetos arquitetônicos alinhados às causas ambientais se tornaram para- digmáticos. (LAMBERTS et. al. 2003, pag. 23) apresenta alguns desses projetos como o projeto do arquiteto francês Jean Nouvel que possui elementos na envoltó- ria do edifício que funcionam como diafragmas controlados por sistema eletrônico (abrindo e fechando) garantindo proteção contra o sol. Figura 15 – Instituto do Mundo Árabe Jean Nouvel Fonte: Foto por Ricardo Vidal O arquiteto inglês Norman Foster, utilizou a iluminação natural que é captada pelo átrio central e distribuída nos pavimentos superiores, nos pavimentos inferio- res um sistema de refletores externos e internos distribui a luz e contribui para a re- dução do consumo de energia. (LAMBERTS et. al; 2003, pag. 24). Foster utilizou Reichstag, parlamento alemão localizado em Berlin, utilizando o efeito chaminé, por meio de uma cobertura de vidro com um elemento cônico no centro da cúpula por onde o ar quente é extraído do interior do edifício. 24 25 Figura 16 – Hong-Kong and Shanghai Bank, Norman Foster Fonte: ERCO Figura 17 Fonte: Lamberts et al; 2003, pag. 24 No que diz respeito a ventilação, Lamberts et. al. (2003), mostra como “ao longo dos séculos” a arquitetura do leste Europeu (como no Irã e na Turquia) ” utilizaram técnicas para resfriamento evaporativo que se apropria das correntes de vento que “conduzem o ar externo para o interior através de materiais porosos cheios de água” O arquiteto italiano Mario Cucinella, desenvolveu um protótipo para Edifícios de Escritórios que utiliza essa técnica do resfriamento evaporativo por corrente de ar descendente – PDEC (sigla em inglês: passive downdraught evaporative cooling), para Lamberts et. al. (2003) essa estratégia (o PDEC) é uma “alternativa em relação ao ar condicionado convencional”. Figura 18 – Protótipo para edifício de escritórios em Catania, Itália – Mario Cucinella Fonte: Lamberts et al; 2003 25 UNIDADE Arquitetura e Ventilação O arquiteto brasileiro João Figueiras Lima, o Lelé, é um dos maiores exemplos da utilização de técnicas passivas, ele utilizou amplamente a ventilação natural em seus projetos, com grande evidência nos projetos para a rede de hospitais Sara Kubitschek, distribuídos pelo país. Nestes casos Lelé adotou uma ventilação com fluxos verticais evitando a ventilação cruzada (para diminuir os riscos de conta- minação). Saídas na parte superior dos telhados curvos (sheds) expelem o ar do contaminado do interior. Sistema de extração do ar contaminado – Hospital da rede Sarah: http://bit.ly/2ZaNQri Ex pl or Figura 19 – Interiores do Hospital da Rede Sarah Fonte: Foto Nelson Kon Leia também esse artigo da arquiteta e urbanista Marieli Azoia Lukiantchuki, sobre os pro- jetos de João Filgueiras Lima (Lelé) – “Arquitetura bioclimática – CONFORTO AMBIENTAL NA REDE SARAH”, disponível em: http://bit.ly/2Z0DhHr Leia o artigo das arquitetas e urbanistas: Marieli Azoia Lukiantchuki e Rosa Caram: “Análise do conforto térmico na obra de João Filgueiras Lima, Lelé: Hospitais Sarah de Salvador e do Rio de Janeiro”, disponível em: http://bit.ly/2Z1tAbI Leia também o artigo de Pedro Vada: “Ventilação e iluminação naturais na obra de João Filgueiras Lima, Lelé”, disponível em: http://bit.ly/2GoJPZj Ex pl or 26 27 Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Leitura Revisão da última versão da norma ISO 7730 (2005): síntese bibliográfica dos trabalhos mais relevantes http://bit.ly/2y1Uft5 Atender às normas de desempenho é indicativo de conforto térmico na edificação de uso habitacional? http://bit.ly/2GpF6GJ Código de Obras e Edificações http://bit.ly/2Z50icr Código de Obras “Arthur Saboya” Atenção este código de obras não está mais em vigor. http://bit.ly/2Z1Zfde Estatísticas de vento & condições atmosféricas Para ver – Estatísticas | diagramas com a direção e velocidade dos ventos em uma cidade no Brasil, acessar o link e inserir o local no espaço “ Encontrar local”. http://bit.ly/2Z4VSC7 Ventilação cruzada? Efeito chaminé? Entenda alguns conceitos de ventilação natural http://bit.ly/2Z1sQmW Análise do conforto térmico na obra de João Filgueiras Lima, Lelé: Hospitais Sarah de Salvador e do Rio de Janeiro http://bit.ly/2Z1tAbI Ventilação e iluminação naturais na obra de João Filgueiras Lima, Lelé http://bit.ly/2GoJPZj 27 UNIDADE Arquitetura e Ventilação Referências ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15220 – Desempenho Térmico das Edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2003. FROTA, A. B; SCHIFFER, S. R. Manual de conforto térmico. São Paulo: Studio Nobel, 2001. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDIZATION. ISO 7730: Ergonomics of the termal environment – Analytical determination and interpretation of termal comfort using calculation of PMV and PPD índices and local termal comfort criteria. Geneva, 2005. LAMBERTS, R.; DUTRA, L. e PEREIRA, F.O.R. Eficiência energética na arquitetura. Rio de Janeiro: Proeditores, 2003. Disponível em: <http://www.labeee. ufsc.br/sites/default/files/apostilas/eficiencia_energetica_na_arquitetura.pdf>. Acesso em: 10.fev.2019. LEMOS, Carlos. O que é arquitetura. São Paulo: Brasiliense, 2003. MUNICÍPIO DE SÃO PAULO. Código de Obras e Edificações – COE LEI Nº 11.228/92. Disponível em: <https://www.prefeitura.sp.gov.br/cidade/secretarias/ subprefeituras/upload/pinheiros/arquivos/COE_1253646799.pdf>. Acesso em: 05.jun.2019.SALES, G. de L. Diagrama de Ventilação Natural: ferramenta de análise do potencial da ventilação natural no estudo preliminar de projeto. Tese (doutorado). Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo; Programa de Pós- -Graduação em Arquitetura e Urbanismo, 2016. Sites Visitados <http://projeteee.mma.gov.br/implementacao/efeito-chamine>. Acessado em: 05.06.2019. <http://www.recriarcomvoce.com.br/blog_recriar/conceitos-de-ventilacao- natural>. Acessado em: 05.06.2019. 28
Compartilhar