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Conforto Ambiental Prof. Me. Nadyeska Copat Reitor Prof. Ms. Gilmar de Oliveira Diretor de Ensino Prof. Ms. Daniel de Lima Diretor Financeiro Prof. Eduardo Luiz Campano Santini Diretor Administrativo Prof. Ms. Renato Valença Correia Secretário Acadêmico Tiago Pereira da Silva Coord. de Ensino, Pesquisa e Extensão - CONPEX Prof. Dr. Hudson Sérgio de Souza Coordenação Adjunta de Ensino Profa. Dra. Nelma Sgarbosa Roman de Araújo Coordenação Adjunta de Pesquisa Prof. Dr. Flávio Ricardo Guilherme Coordenação Adjunta de Extensão Prof. Esp. Heider Jeferson Gonçalves Coordenador NEAD - Núcleo de Educação à Distância Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal Web Designer Thiago Azenha Revisão Textual Kauê Berto Projeto Gráfico, Design e Diagramação Carlos Eduardo Firmino de Oliveira 2021 by Editora Edufatecie Copyright do Texto C 2021 Os autores Copyright C Edição 2021 Editora Edufatecie O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correçao e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permi- tidoo download da obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP C781c Copat, Nadyeska Conforto ambiental / Nadyeska Copat. Paranavaí: EduFatecie, 2022. 114 p. : il. Color. 1. Projeto arquitetônico. 2. Ergonomia. 3. . Bioclimatologia. I. Centro Universitário UniFatecie. II. Núcleo de Educação a Distância. III. Título. CDD : 23 ed. 720.47 Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577 UNIFATECIE Unidade 1 Rua Getúlio Vargas, 333 Centro, Paranavaí, PR (44) 3045-9898 UNIFATECIE Unidade 2 Rua Cândido Bertier Fortes, 2178, Centro, Paranavaí, PR (44) 3045-9898 UNIFATECIE Unidade 3 Rodovia BR - 376, KM 102, nº 1000 - Chácara Jaraguá , Paranavaí, PR (44) 3045-9898 www.unifatecie.edu.br/site As imagens utilizadas neste livro foram obtidas a partir do site Shutterstock. AUTOR Professora Me. Nadyeska Bruna Copat da Silva ● Mestre em Engenharia Urbana pela UEM (Universidade Estadual de Maringá) ● Formada em Arquitetura e Urbanismo pela UEM (Universidade Estadual de Maringá) ● Professora Mediadora EAD – Unicesumar ● Docente no curso de Arquitetura e Urbanismo – UniFamma. Tenho experiência tanto no ensino presencial, como no modelo EAD. Sou especialista na área de conforto ambiental, principalmente na parte acústica. Atuo como arquiteta por uma construtora na cidade de Maringá - PR, além dos projetos, acompanho as obras desenvolvidas pelos parceiros. CURRÍCULO LATTES: http://lattes.cnpq.br/5388560741994377 APRESENTAÇÃO DO MATERIAL Seja muito bem-vindo (a)! Prezado (a) aluno (a), se você se interessou pelo assunto desta disciplina, isso já é o início de uma grande jornada que vamos trilhar juntos a partir de agora. Proponho, junto com você construir nosso conhecimento sobre os conceitos fundamentais sobre conforto ambiental. Além de conhecer seus principais conceitos e definições vamos explorar as mais diversas aplicações em projetos. Na Unidade I você será capaz de identificar como dar início ao projeto de conforto térmico, identificará a influência do ser humano na temperatura do espaço que ele permanece, conhecerá os principais conceitos relacionados à essa disciplina e suas normativas principais. Já na Unidade II vamos ampliar nossos conhecimentos sobre o conforto acústico. As técnicas do projeto de acústica têm sido consideradas relevantes na arquitetura. Acredita- se que a questão acústica é o aspecto físico que traz maior complexidade no estudo do conforto da edificação. Visto isso, os principais conceitos serão abordados. Depois, nas Unidades III e IV vamos tratar especificamente de conforto ambiental e sua relação com o projeto. Ao longo da unidade III, vamos destacar porque são necessárias determinadas medidas ambientais nos projetos. Na Unidade IV, vamos entender o papel da eficiência energética ligada à arquitetura. Aproveito para reforçar o convite a você, para junto conosco percorrer esta jornada de conhecimento e multiplicar os conhecimentos sobre tantos assuntos abordados em nosso material. Esperamos contribuir para seu crescimento pessoal e profissional. Muito obrigado e bom estudo! SUMÁRIO UNIDADE I ...................................................................................................... 4 Aspectos Gerais do Conforto Térmico UNIDADE II ................................................................................................... 30 Conforto Acústico UNIDADE III .................................................................................................. 53 Bioclimatologia Ligada a Arquitetura UNIDADE IV .................................................................................................. 78 Recursos do Conforto Ambiental 4 Plano de Estudo: ● Introdução, conceitos e fundamentos do Conforto térmico; ● Conceitos e Fatores determinantes para o conforto; ● Recursos, estratégias ou soluções de adequação dos ambientes internos; ● Normas técnicas e aplicações. . Objetivos da Aprendizagem: ● Identificar os conceitos básicos e necessários para o estudo de projeto do conforto térmico; ● Conhecer alguns parâmetros para medir a quantidade de conforto do usuário; ● Estabelecer quais as melhores abordagens para adequar ambientes internos; ● Abordar as normativas técnicas que englobam a parte do conforto térmico e a arquitetura. UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico Profª. Me. Nadyeska Copat 5UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico INTRODUÇÃO Ao projetar um ambiente, é necessário considerar as atividades que serão realiza- das nesse meio. Pense, por exemplo, que você é responsável em projetar uma academia. Pensou? Agora responda à essas questões mentalmente: Você acha que ao realizar a atividade física, o ser humano libera calor ao ambiente? Em sua opinião, uma sala de ginástica na academia deve ter as mesmas condições de resfriamento que uma sala de reunião? O tipo de vestimenta interfere na condição de conforto de cada indivíduo? Ou melhor, todos têm a mesma sensação de conforto que você? Essas são perguntas muito subjetivas, que depende de cada indivíduo. Dessa maneira, essa é a maior dificuldade encontrada para projetar ambientes termicamente confortáveis. Ao final desta unidade, você será capaz de identificar como dar início ao projeto de conforto térmico, identificará a influência do ser humano na temperatura do espaço que ele permanece, conhecerá os principais conceitos relacionados à essa disciplina e suas normativas principais. 6UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 1. INTRODUÇÃO, CONCEITOS E FUNDAMENTOS DO CONFORTO TÉRMICO A arquitetura deve estar sempre em comunhão com o homem e o conforto, seja ele térmico, acústico, luminoso ou visual. Quando o ser humano é submetido ao estresse ou à fadiga, o organismo pode funcionar de maneira desregulada. A arquitetura tem como obrigação oferecer o conforto dentro da edificação, não importando as condições climáticas externas (FROTA e SCHIFFER, 2001). O conceito de conforto térmico refere-se ao estado em que o indivíduo e o ambiente expressa satisfação, ou seja, em equilíbrio. A não satisfação neste caso, pode ser representada pela sensação de calor ou frio produzida pelo corpo, e pela perda de calor para o ambiente (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). Segundo Ashrae (2005) também apresenta o conceito de conforto como um estado de espírito que reflete o nível de satisfação do local com a pessoa. Se o balanço ou a troca térmica for nula, pode-sedizer que se encontra termicamente confortável. A Figura 1 representa um esquema do conforto térmico. 7UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico FIGURA 1 – ESQUEMA DE CONFORTO Quando as trocas de calor entre o ser humano e o ambiente ocorrem sem esforço, o indivíduo tem capacidade de trabalho máxima e causa a sensação de conforto térmico. Quando a condição ambiental é mais fria ou mais quente, ocorre a perca de mais ou menos calor para a manutenção da homeotermia, e dessa maneira interferindo na realização de atividades e na saúde dos indivíduos (FROTA e SCHIFFER, 2001) (Figura 2). FIGURA 2 – FALTA DE CONFORTO TÉRMICO NO AMBIENTE Estudar o conforto térmico é importantíssimo para a concepção de um ambiente. Ele pode ser baseado em três fatores: ● A satisfação do indivíduo em sentir termicamente confortável; ● A produtividade do indivíduo, embora não há uma certeza absoluta que o calor ou o frio seja influência; ● A conservação de energia, já que a maioria dos ambientes existe algum tipo de condicionantes artificialmente. Concluindo, conhecendo as condições dos ambientes, o projetista pode evitar o des- perdício com calefação ou refrigeração. É importante lembrar ainda que nem todos os indivíduos presentes no ambiente concordarão com a questão do conforto. O projetista deve trabalhar e criar condições para uma maior porcentagem de pessoas (LAMBERTS e NARANJO, 2011). 8UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 2. CONCEITOS E FATORES DETERMINANTES PARA O CONFORTO TÉRMICO O homem é um ser homeotérmico, ou seja, a temperatura interna tende a permanecer a mesma independente das condições climáticas (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). A temperatura é na ordem de 37ºC, sendo limite inferior de 32ºC e superior de 42ºC (FROTA e SCHIFFER, 2001). Com a perda ou ganho de calor, existem mecanismos capazes de manter a temperatura interna constante, o que denominamos de termorreguladores (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). Quando as condições ambientais tenderem a ter uma temperatura externa menor do que o organismo, o corpo tende a reduzir as perdas e aumentar as combustões internas. O aumento da resistência térmica da pele é por meio da vasoconstrição ou o arrepio (FROTA e SCHIFFER, 2001). A vasoconstrição nada mais é do que os vasos capilares próximos à pele se contraírem, enquanto os órgãos internos se dilatam, esfriando a pele e evitando a perda de calor interna (RAMON, 1980). Outro meio é pelo arrepio, que é o aumento da rugosidade da pele para causar o atrito. Se esses mecanismos não forem suficientes, o ser humano pode ainda ingerir alimentos ou bebidas quentes, utilizar roupas grossas, diminuir a exposição da pele com o ambiente, construir abrigos, etc. (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). 9UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico FIGURA 3 – MECANISMOS TERMORREGULADORES NO FRIO Quando a temperatura externa for maior que a interna, o organismo reage trocando calor intensamente com o ambiente, ou seja, a temperatura da pele aumenta para que haja a perda do calor. Outro mecanismo que é disparado é o suor. Além desses mecanismos naturais, o ser humano pode recorrer a ventilação, à sombra, à água, ou até mesmo à tecnologia, como o ar condicionado (Figura 4) (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). FIGURA 4 – MECANISMOS TERMORREGULADORES DO CALOR 2.1 Trocas térmicas entre o corpo e o ambiente A quantidade de calor que o organismo libera depende da atividade desenvolvida. Essas trocas térmicas podem ocorrer de 4 maneiras: por condução, convecção, radiação ou evaporação (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). ● Condução: A condução é o processo pelo qual o calor flui de uma região de alta temperatura para uma de baixa temperatura. O fenômeno pode ocorrer por meio sólido, líquido ou gasoso. A transmissão de calor ocorre quando os corpos estão em contato (KREITH, 1977). 10UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico FIGURA 5 – CONDUÇÃO ● Convecção: Já a convecção é o processo de transporte de energia entre uma superfície sólida e um líquido ou gás. Exemplo que pode citar é uma panela no fogão. O calor da panela é transferido para o líquido que estão em contato direto (Figura 5). ● Radiação: Segundo Kreith (1977), a radiação ocorre quando o calor do corpo é transmitido de um corpo de temperatura elevada, para um de menor temperatura. Dessa maneira, entende-se que para acontecer o fenômeno não é necessário o contato entre os corpos. ● Evaporação: Segundo Graaf (1981), a evaporação é o processo físico que consiste em passagem lenta de estado líquido para o estado gasoso. 2.2 As variáveis do conforto térmico Conforme Lamberts, Dutra e Pereira (2014), existem variáveis que influenciam no conforto do usuário. As variáveis que podem ser medidas diretamente são a temperatura do ar, a temperatura radiante, a umidade relativa, a velocidade do ar. Além dessas, existem outras, por exemplo o metabolismo gerado pela atividade física e a resistência térmica da vestimenta, que interferem no conforto também. ● Metabolismo: É o processo em que há produção de energia interna. De 100% da energia, apenas 20% é transformada, e 80% é dissipada através de calor. Dentro desse pensamento, a Tabela I apresenta dados relativos do calor dissipado pelo corpo de acordo com a atividade. A unidade de medida corresponde a W/m², ou seja, quantidade de energia por metro quadrado (LAMBERTS e NARANJO, 2011). 11UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico TABELA 1 – TAXA METABÓLICA PARA DIFERENTES ATIVIDADES Fonte: Adaptado de: ISO 7730 (2005). Lamberts, Dutra e Pereira (2014) afirma que quanto maior o calor gerado, maior o metabolismo. Mas por que é importante para o profissional ter conhecimento sobre isso, aluno (a)? Simples. Quando, por exemplo, o arquiteto determina a atividade realizada no interior de uma edificação, toma-se como partido algumas premissas sobre a sensação de conforto das pessoas. Em uma academia lotada, é recomendável uma ventilação maior do que em uma sala de aula. FIGURA 6 – ATIVIDADES DE ACORDO COM A UNIDADE DE MEDIDA MET Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 47). ATIVIDADE METABOLISMO Deitado 46 W/m² Sentado 58 W/m² Atividade sedentária (escritório, estudar...) 70 W/m² Atividade leve em pé (fazer compras, etc.) 93 W/m² Atividade média em pé (serviços de casa, balconista, etc. 116 W/m² Caminhando em local plano a 2 km/h 110 W/m² Caminhando em local plano a 3 km/h 140 W/m² Caminhando em local plano a 4 km/h 165 W/m² Caminhando em local plano a 5 km/h 200 W/m² Cozinhar 93 a 116 W/m² Lavar e passar roupas 116 a 209 W/m² 12UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 2.3 O papel da vestimenta De acordo com Frota e Schiffer (2001), a vestimenta funciona como uma barreira para as trocas de calor por convecção. Além disso, ela também tem o papel de isolante térmico. Dessa maneira, cada tipo de roupa oferece uma resistência térmica, que varia de acordo com o tipo de tecido, a fibra, do ajuste no corpo, etc. Assim, a ISO 7730 (2005) utiliza nos cálculos com a unidade de medida denominada clo. Cada clo equivale a 0,155m² ºC/W. FIGURA 7 – RESISTÊNCIA TÉRMICA DE ALGUMAS VESTIMENTAS Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 49). Além disso, a norma ISO 7730 (2005) traz as medidas em clo conforme as vestimentas (Tabela 2). TABELA 2 – ISOLAMENTO TÉRMICO PARA TRAJES TÍPICOS Fonte: Adaptado de ISO 7730 (2005). VESTIMENTA CLO VESTIMENTA CLO Meia calça 0,10 Colete em tecido leve 0,15 Meia fina 0,03 Colete tecido grosso 0,29 Meia grossa 0,05 Suéter tecido grosso 0,37 Calcinha e sutiã 0,03 Saia grossa 0,25 Cueca 0,03 Vestido leve 0,15 Cuecão longo 0,10 Vestido manga comprida 0,40 Shorts 0,11 Jaqueta tecido leve 0,22 Bermuda 0,15 Jaqueta tecido grosso 0,49 Camiseta de baixo 0,09 Calça fina 0,20 Camisa de mangas compridas 0,12 Calça 0,25 Camisa de manga longa 0,20 Calça flanelada 0,28 Camisa flanelada 0,30 Sandálias 0,02 Blusa demanga comprida 0,15 Sapatos 0,04 Camisa manga curta 0,15 Botas 0,08 13UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico ● Temperatura do ar: A temperatura do ar é a principal variável do conforto térmi- co. A temperatura do ar, que pode ser conhecida como temperatura do bulbo seco (TBS) costuma ser medida através do psicrométrico. Já a temperatura de bulbo úmida é medida com o mesmo instrumento, porém com um tecido no bulbo para que a umidade seja considerada. ● Velocidade do ar: A velocidade do ar medida num ambiente interno tende a ser de 1m/s. Quando acrescenta meios mecânicos, como exemplo o ventilador, a velocidade também irá variar, e seu coeficiente de convecção aumenta. ● Temperatura radiante média (TRM): Além dos conceitos já citados anterior- mente, é necessário ainda conhecer o que significa ao dizer “temperatura radiante média”. A temperatura radiante média (TRM) representa uma temperatura uniforme da perca de calor do ambiente por radiação. Por exemplo: Se temos uma sala de aula, em que há a troca de calor pelo teto, parede, piso, janela, etc., a temperatura radiante média será a representação de todos esses valores em um único valor (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2004). O termômetro de globo possui um globo oco com diâmetro padrão de 15 cm e serve para calcular a temperatura de globo (TG). O globo, feito de cobre, absorve qualquer efeito da radiação térmica, e é normalmente pintado de preto. Para que serve a temperatura radiante média (TRM) então? Vamos imaginar uma cena: Você tem um telhado, com uma área X. Para economizar na conta de energia, você pode calcular o quanto esse telhado esquenta, tanto no inverno, como no verão. Mas como calcular, aluno (a)? O cálculo pode ser feito através da temperatura do ar (TBS), da velocidade do ar e da temperatura medida no termômetro de globo (TG). Existem dois tipos de equação para serem utilizadas. A Equação 01 é para a convecção natural, enquanto a Equação 02 é para convecção forçada. Calculando as duas equações, aquele que obtiver o maior valor, representa a equação de TRM que será utilizada. ● Umidade relativa do ar: A umidade é caracterizada pela quantidade de vapor de água presente no ar. Este vapor é formado devido a evaporação da água, processo que ocorre a mudança do estado líquido para o gasoso, sem modificar a temperatura. A área da ciência responsável por este estudo é a psicometria. Dessa maneira, desenvolveram uma carta denominada de psicrométrica que tem a função de identificar a umidade relativa conhecendo as temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido. 14UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico A carta psicrométrica serve de base para achar soluções arquitetônicas para o conforto conhecendo apenas as temperaturas. Ou seja, de acordo com o clima, tem-se recomendações para solucionar os problemas com elevadas ou baixas temperaturas. A Figura 08 apresenta um exemplo de carta psicrométrica. Nesta unidade não vamos trabalhar ainda com ela. A figura é só para nível de conhecimento durante a introdução do conforto térmico. FIGURA 8 – CARTA PSICROMÉTRICA Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 56). ● Normas relacionadas ao conforto térmico: Os estudos sobre conforto térmico têm despertado o interesse sobre essa área. As normas existentes englobam todas as variáveis citadas no decorrer da unidade. Após a conceituação das mesmas, meu caro (a) aluno (a), é possível entendê-las A primeira norma que ouso citar é a ISO 7730:2015, cujo título é Ambientes Termicamente Moderados – Determinação dos índices PMV/PPD e especificações das condições térmicas. Esta norma propõe a determinação da sensação térmica e o grau de desconforto dos indivíduos e os ambientes. Outra norma é a ASHRAE Standard 55 (2017) cujo título é Condições ambientais térmicas para ocupação humana. A norma aborda um método (opcional) para determinar as condições térmicas aceitáveis em espaços ventilados. No Brasil, temos a normativa responsável pelo desempenho térmico das edificações, que é a NBR 15220:2005. 15UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 3. RECURSOS, ESTRATÉGIAS OU SOLUÇÕES DE ADEQUAÇÃO DOS AMBIENTES INTERNOS A relação entre clima e o ser humano é denominada de bioclimatologia. Olgyay (1973) criou a expressão Projeto Bioclimático afim de adequar a arquitetura ao clima local. Para o projeto, são necessárias identificar as normais climatológicas. Essas normais são séries de dados padronizados pela Organização Meteorológica Mundial calculada a cada 30 anos. Leva-se em consideração as médias de temperatura, umidade, precipitação, nebulosidade, horas de sol, etc. No Brasil, os principais tipos de arquivos climáticos utilizados por softwares de simulação são: Test Reference Year (TRY), Typical Meteorological Year (TMY), Solar and Wind Energy Resource Assessment (SWERA) e INMET (dados medidos nas estações automáticas do INMET). O arquivo climático do tipo TRY é aquele que apresenta a média de um ano de um determinado local. Ele engloba a temperatura de bulbo seco, a temperatura do orvalho, umidade relativa do ar, direção e velocidade dos ventos, nebulosidade, pressão barométrica e radiação solar. Esse tipo de arquivo está disponível apenas para 14 capitais brasileiras (SCHELLER et al., 2015). O arquivo climático TMY é um arquivo gerado por dados climáticos de meses de anos diferentes, ou seja, uma junção de meses a partir de uma série de dados anuais disponíveis. 16UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico O SWERA foi criado para disponibilizar as informações solares e de vento gratuitamente. Além de facilitar o trabalho de projetistas, analistas e investidores, incorpora dados sobre recursos energéticos renováveis. O INMET é resultado de medições nas estações meteorológicas de 2000 a 2010. O Prof. Maurício Roriz elaborou 411 arquivos climáticos de municípios brasileiros, onde apresentada dados como: temperatura do ar, umidade, pressão, velocidade, etc. A base de dados é fundamental para simulações computacionais (SCHELLER et al., 2015). A partir das análises bioclimáticas, será necessário conhecer o conceito das variáveis do clima. 3.1 Variáveis do Clima ● Radiação solar: A radiação é uma onda eletromagnética curta e responsável pela energia no planeta. Devido ao seu movimento de translação e rotação, temos a variação das estações do ano e dia/noite. A região que mais recebe esse tipo de radiação localiza-se entre os trópicos de Câncer, no hemisfério norte e Capricórnio, no hemisfério sul. FIGURA 9 - ESQUEMA DE RADIAÇÃO SOLAR SOBRE O PLANETA Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 73). Na Figura 9 percebe-se em latitudes mais baixas, o sol tem o comportamento parecido nos dois solstícios, sendo o número de horas de sol mais semelhantes. Quanto ao observar em latitudes mais elevadas, os dias são bem mais longos nos meses do verão do que de inverno. Dessa projeção solar surge o conceito de carta solar que será abordado mais para frente. 17UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico ● Temperatura: A temperatura do ar não tem consequência direta dos raios do sol. O processo ocorre com influência da radiação solar incidente, o coeficiente de absorção da superfície receptora, a condutividade, a capacidade térmica do solo e as perdas por evaporação, convecção e radiação. O resultado desses fenômenos eleva a temperatura do ar. Mas por que a amplitude térmica é maior em climas secos do que em climas úmidos? Os climas secos se caracterizam por sua umidade e nebulosidade baixa. Nos climas úmidos, durante o dia, a radiação é menor por causa da nebulosidade, além do fato de que as perdas por evaporação são favorecidas devido à umidade que cobre o solo. Sendo assim, a temperatura da superfície não atinge o mesmo valor que nos climas secos. Por exemplo: A variação na capital do Piauí, em Teresina, com ar seco, tem amplitude é alta, pois é um clima árido. Jáem Florianópolis, capital de Santa Catarina, possui clima úmido é de baixa amplitude. ● Umidade: A umidade é regulada pelo ciclo hídrico. Além disso, o regime de chuvas aliado aos lagos, rios, mares, juntamente com a vegetação, atuam na umidade através da evapotranspiração. A topografia, a ocupação urbana, pavimentação excessiva, também são fatores que influenciam nessa etapa. Pode acontecer ainda, nos centros urbanos, alterar o regime de chuvas e a nebulosidade (Figura 10). FIGURA 10 – COMPORTAMENTO DA UMIDADE DO AR EM RELAÇÃO A SUA TEMPERATURA Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 80). 18UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico Observa-se no comentário da figura que as curvas relacionadas à umidade e a temperatura são inversamente proporcionais. ● Vento: A desigualdade de aquecimento do planeta e da sua atmosfera através da radiação solar gera energia potencial, que é convertida em energia cinética, gerando assim os ventos. O ar quente próximo à linha do Equador se eleva, abrindo caminho para a entrada de ar frio vindo dos polos. Nas cidades litorâneas, durante o dia a corrente de ar acontece no movimento do mar para a terra. Quando anoitece, o movimento se inverte, ou seja, a corrente de ar sai da terra e vai em direção ao mar. Isso só acontece porque a terra resfria mais rapidamente que a água, fazendo com que o ar quente próximo ao mar se eleve, e o ar fresco da terra se movimente. Outros fatores podem influenciar o vento, como a altitude, a topografia, os edifícios ou a rugosidade do solo, por exemplo, quanto maior a rugosidade do solo, menor a velocidade do vento. Por exemplo a Figura 11 apresenta a rosa dos ventos de Brasília, DF. FIGURA 11 – ROSA DOS VENTOS DA CIDADE DE BRASÍLIA – DISTRITO FEDERAL Fonte: Lamberts e Naranjo (2011). Na Figura 11 observa-se a direção dos ventos nas estações do ano e quais são suas direções. Outro exemplo a ser citado muito importante é a ocupação da cidade. As edificações da cidade desviam, distribuem e canalizam os ventos urbanos. 19UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico FIGURA 12 – VENTILAÇÃO NA OCUPAÇÃO URBANA E RUGOSIDADE Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 80). ● Índices de conforto térmico: Estudos como de Monteiro e Alucci (2010), afirmam que as primeiras pesquisas focaram na maioria em espaços fechados, e posteriormente foram adaptadas para espaços abertos. O maior desafio neste contexto é comparar a questão do conforto térmico real com o conforto térmico calculado. Com isso, deve sempre levar em conta os fatores psicológicos e culturais das pessoas e do uso dos espaços, que é influenciado pelo microclima. No Brasil, considerando os trabalhos desenvolvidos, nota-se que o campo de pesquisa é crescente. Porém, a maioria dos trabalhos publicados foca na relação entre o clima e o meio urbano, e não na relação do microclima e o usuário. Dessa forma, é necessário que tenha um mapeamento adequado dessa relação em diferentes regiões do país. O conforto térmico sempre foi um termo subjetivo, porque depende de vários fatores e variáveis que influenciam o bem-estar de cada indivíduo. Entre as pesquisas, tentaram simplificar e determinar o índice de conforto. Dentre as tentativas, destacam-se: ● O voto médio predito (PMV): Nos anos 70, Fanger (1970) criou uma equação com variáveis ambientais, tais como temperatura média radiante (ºC), a velocidade do ar (m/s), umidade relativa (%), temperatura (ºC), tipo de atividade física (Met) e vestimenta (clo). A partir disso, ele reuniu um grupo de estudo, de diferentes nacionalidades, para determinar as condições ambientais. 20UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico PMV determina a sensação térmica através de uma escala de sete (7) pontos psi- cofísicos da ASHRAE (Figura 10), que vai de -3 (muito frio) a +3 (muito quente), passando pelo 0 (neutralidade térmica – nem frio, nem calor). FIGURA 13– ESQUEMA DO PMV Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 50). O PMV ainda pode ser calculado através do software Conforto 2.02 de Ruas (2002) ou pelo Programa “RayMan”. ● Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD): A partir do estudo de PMV, criou- se outro conceito, o denominado PPD. Apresentado na Figura 11, no eixo vertical, o índice de porcentagem de pessoas insatisfeitas, (PPD) como o próprio nome já sugere, representa a quantidade de pessoas que estão insatisfeitas no local de estudo. A norma ISO 7730:2005 adota a pesquisa de Fanger (1970) como recomendações. ● O voto de sensação térmica real (ASV): O Voto de Sensação Térmica Real (ASV - Actual Sensation Vote) é um índice empírico de conforto que é obtido através de questionários para avaliar a sensação térmica dos indivíduos no momento da entrevista (Tabela 3). As respostas adquiridas são comparadas com os índices preditivos de conforto térmico, que podem ser PMV, PET e UTCI. TABELA 3 – SENSAÇÃO TÉRMICA E OS GRAUS DE CONFORTO Fonte: Adaptado de: Lyra (2007). VOTO SENSAÇÃO TÉRMICA GRAU DE CONFORTO +3 Muito quente Desconfortável +2 Quente Desconfortável +1 Leve sensação de calor Confortável 0 Neutralidade térmica Confortável -1 Leve sensação de frio Confortável -2 Frio Desconfortável -3 Muito frio Desconfortável 21UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico ● O Índice Termo climático Universal (UTCI): O Índice Termo climático Universal ou UTCI (Universal Thermal Climate Index) foi desenvolvido pela ISB Commission 6 da Sociedade Internacional de Biometeorologia (ISB – International Society of Biometeorology) com o intuito de avaliar as condições térmicas de ambientes externos através da resposta fisiológica do corpo humano. Segundo Rossi, Krüguer e Bröde (2012), o UTCI (Universal Thermal Climate Index) foi desenvolvido com base no modelo de múltiplos nós termorregulatórios de Fiala, Lomas e Stohrer (1999, 2001, 2003, 2007) e considera: ● O comportamento adaptativo em relação ao isolamento térmico a partir de seus estudos de campo desenvolvidos na Europa; ● A distribuição da roupa em diferentes partes do corpo; ● A redução da resistência térmica e evaporativa da roupa causada pelo vento e pelo movimento da pessoa andando a 4Km/h em superfície plana. O UTCI segue o conceito de temperatura equivalente, é expresso em “ºC” e tem para o ambiente de referência as seguintes definições: ● Temperatura radiante média igual à temperatura do ar; ● Umidade relativa de 50%, com vapor de pressão não ultrapassando 2Kpa; ● Velocidade do ar de 0,5 m/s medida a 10m de altura. De acordo com Rossi (2012), a igualdade das condições fisiológicas é baseada na equivalência da resposta fisiológica dinâmica prevista pelo modelo para o ambiente real e de referência. Como essa resposta dinâmica é multidimensional (temperatura corporal, taxa de sudorese, temperatura da pele, etc. em diferentes tempos de exposição), um índice unidimensional foi calculado pelo método dos componentes principais. Assim, a temperatura UTCI equivalente para uma dada combinação das variáveis climáticas (temperatura do ar, radiação, umidade e vento) é definida como a temperatura do ar do ambiente de referência, que produz o mesmo valor de estresse térmico (BRÖDE et al., 2012). O UTCI, por ser um índice universal de conforto térmico, pode ser aplicado a todos os tipos de clima, independente das características pessoais do indivíduo. E abrange as seguintes faixas climáticas: ● 50ºC ≤ Ta ≤ 5ºC ● 30 ºC ≤ Trm-Ta ≤7 ºC ● Velocidade do vento entre 0,5 e 30,3 m/s; ● Umidade relativa de 5% a 100% com pressão de vapor máxima de 5Kpa. 22UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico Os níveis de estresse térmico determinados pelo índice UTCI podem ser classificados conforme a Tabela 4. TABELA 4 – NÍVEIS DE ESTRESSE TÉRMICO Fonte: A autora (2022). Para o cálculo deste índice, pode ser utilizado o programa Bioklima 2.6 desenvolvido por Michael Blazejczyk. Os dados de entrada são: temperatura doar, umidade relativa, temperatura radiante média e velocidade do vento a 1,5 m e a 10 m de altura do solo. UTCI (ºC) Nível de Estresse Térmico < -40 Extremo estresse para o frio -40 até -27 Muito forte estresse para o frio -27 até -13 Forte estresse para o frio -13 a 0 Moderado estresse para o frio 0 a 9 Pouco estresse para o frio 9 a 26 Sem estresse térmico 26 a 32 Moderado estresse para o calor 32 a 38 Forte estresse para o calor 38 a 46 Muito forte estresse para o calor >46 Extremo estresse para o calor 23UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 4. NORMAS TÉCNICAS E APLICAÇÕES O projeto de arquitetura deve sempre atender o conforto e à eficiência energética. A utilização de estratégias de aquecimento e resfriamento no projeto, proporciona a redução de sistemas artificiais, além de economizar energia nas edificações para atingir o conforto térmico. Assim, o uso de estratégias bioclimáticas, e para que ocorra de maneira correta, é necessário o conhecimento dos tipos de climas. 4.1 Climas no mundo Nas últimas décadas, mundialmente tem-se presenciado as discussões como os efeitos das mudanças climáticas devido à emissão de dióxido de carbono, o desflorestamento, o esgotamento de recursos, aumento da população e a pobreza em grandes cidades. Tudo isso, com base em estudos, influencia na temperatura média do planeta, que já teve um acréscimo de 1,02º desde o século XIX. Diante de todo esse panorama, a arquitetura tem um papel importante para minimizar o impacto dessa temperatura no conforto do usuário. 4.2 Climas no Brasil Devido a sua localidade e extensão, o Brasil possui um clima variado. São seis tipos, entre eles pode-se citar: tropical, equatorial, semiárido, subtropical, tropical atlântico e tropical de altitude. 24UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico FIGURA 14 – CLIMAS NO TERRITÓRIO BRASILEIRO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 82). As características de cada clima podem ser descritas abaixo: ● Clima tropical: Com verão quente e chuvoso, o inverno é quente e seco. As tem- peraturas variam em torno de 20ºC com chuvas oscilando de 1000 a 1.500 mm/ano. ● Clima equatorial: Com temperaturas na casa dos 24 e 26ºC, a chuva nesta região é abundante, normalmente maior que 2.500 mm/ano. ● Clima semiárido: É a região climática mais seca do país, onde as temperaturas são elevadas e chuvas escassas. ● Clima subtropical: Com chuvas fartas e bem distribuídas durante o ano, as temperaturas médias ficam abaixo dos 20º. O inverno é rigoroso em altitudes elevadas, podendo ocorrer até neve. ● Clima tropical atlântico: Característico do litoral, as temperaturas variam de 18 a 26ºC. Ao Sul, as chuvas se concentram no verão. Já na região próxima ao equador, as chuvas se concentram no inverno e outono. ● Clima tropical de altitude: Variando de 18 a 22ºC as temperaturas, este clima apresenta um verão com chuvas intensas, e inverno podem até ocorrer geadas. 25UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 4.3 Microclima Agora ao nível da edificação, tem-se o denominado microclima. É nesta etapa que as variáveis como vegetação, topografia, tipo de solo, presença de obstáculos naturais ou artificiais influenciam no clima. FIGURA 15 – MICROCLIMA DA EDIFICAÇÃO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 83). SAIBA MAIS Um arranha céu de Londres, na Inglaterra, em 2013 danificou uma construção vizinha. Por ter um desenho côncavo, a fachada do edifício de 37 andares, concentra em alguns pontos a incidência solar, provocando um pequeno incêndio na barbearia, além de derreter o espelho retrovisor de um carro que estava estacionado próximo ao local. FIGURA 14 – EDIFÍCIO CONHECIDO COMO WALKIE TALKIE EM LONDRES Fonte: COMMONS WIKIMEDIA. Disponível em; https://commons.wikimedia.org/w/index.php?sear- ch=wakie+talkie+building&title=Special%3ASearch&go=Go#/media/File:Walkie-Talkie_Building_1_ (15047124543).jpg. Acesso em: 24 jun. 2022. 26UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico Embora não seja uma notícia muito comum, esse é um perigo ao implantar materiais nas fachadas sem o devido conhecimento. Os responsáveis ao tentar garantir o conforto internamente na edificação, ocasionou o desconforto no externo. Após o incidente, resolveram colocar proteções solares, os brises, para que não ocorra novamente este problema. Para saber mais acesse: https://g1.globo.com/planeta-bizarro/noticia/2013/09/predio-que-danificou- jaguar-com-reflexo-recebe-cobertura-temporaria.html. REFLITA Mas por que a amplitude térmica é maior em climas secos do que em climas úmidos? Os climas secos se caracterizam por sua umidade e nebulosidade baixa. Nos climas úmidos, durante o dia, a radiação é menor por causa da nebulosidade, além do fato de que as perdas por evaporação são favorecidas devido à umidade que cobre o solo. Sendo assim, a temperatura da superfície não atinge o mesmo valor que nos climas secos. Por exemplo: A variação na capital do Piauí, em Teresina, com ar seco, tem amplitude é alta, pois é um clima árido. Já em Florianópolis, capital de Santa Catarina, possui clima úmido é de baixa amplitude. Fonte: LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência energética na arquitetura. ELETROBRAS/ PROCEL. Rio de Janeiro, 2014. 27UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico CONSIDERAÇÕES FINAIS O maior benefício de se adotar uma visão de projetos abrangendo todas as áreas, é alcançar a satisfação do usuário – mesmo que o projeto seja para você. Terminar um trabalho e perceber que houve satisfação dos dois lados não tem preço. Em virtude disso, lembrar do conforto térmico é fundamental ao projetar espaços, seja eles pequenos ou grandes. Além de influenciar na produtividade, influencia no psicológico do ser que irá utilizar este espaço. Sempre tenha conhecimento das atividades que serão realizadas nos recintos e calcule a influência deste ao ambiente. A partir dos conceitos elencados durante a aula, você é capaz de conhecer mais sobre a dinâmica que envolve o conforto térmico e o usuário. Com a aplicação desses primeiros conceitos, caso sinta vontade de iniciar uma pesquisa sobre o tema, será mais fácil para o entendimento dos artigos publicados pelo mundo. Outro fator interessante desta aula é a percepção de que o conforto de um usuário, não será o mesmo de uma outra pessoa, então é sempre importante trabalhar com grupos, onde a maioria esteja satisfeita com o clima. Lembre-se, caro (a) aluno (a), a busca do conforto sempre será o equilíbrio de opiniões dos usuários. 28UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico LEITURA COMPLEMENTAR Nas últimas décadas, o campo científico tem discutido mudanças climáticas e defendido teses relativas às causas que têm levado o clima a diferenciar-se de como era no início do século passado. Esse artigo descreve e analisa duas teses antagônicas relativas aos agentes causais do aquecimento global e faz inferências relativas ao foco de pesquisas atinentes ao conforto ambiental, tanto em edificações quanto em espaços urbanos. Muitos cientistas acreditam que a Terra se encontra em aquecimento por motivos antropogênicos, devido à elevação da concentração de gases de efeitoestufa (GEE) na atmosfera, resultante da queima de combustíveis fósseis e de mudanças no uso da terra. Outros entendem que as perceptíveis mudanças climáticas decorrem de fenômenos naturais e de dados não detectados, desconsiderados e/ou inadequadamente interpretados, devido a limitações técnicas inerentes às estações climatométricas de superfície. A análise dessas teses sugere que é difícil acreditar que, em um sistema tão complexo e repleto de variáveis como é o clima terrestre, emissões de dióxido de carbono (CO2) e de metano (CH4), de origem antropogênica, tenham alguma influência expressiva na variação climática global, excetuando-se as “ilhas de calor” nos centros urbanos. Conclui-se, portanto que o desenvolvimento de tecnologias relacionadasao conforto ambiental, com ênfase à eficiência energética, justifica-se, não apenas pela emissão de GEE, decorrentes das fontes energéticas mais usuais na atualidade, e sim porque essas fontes são escassas e não renováveis, e a humanidade não pode se tornar dependente desses recursos, bem como por sua contribuição indiscutível na formação das “ilhas de calor”. Fonte: DENARDIN, Matheus D’Ávila. Aquecimento global e a pesquisa em conforto ambiental. Revista de Arquitetura da IMED, v. 3, n.1, 2014, p. 32-40, ISSN 2318-1109. 29UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO Título: Eficiência energética na arquitetura Autor: LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Editora: ProLivros. Sinopse: O livro “Eficiência Energética na Arquitetura” tem como objetivo introduzir os principais conceitos relativos ao manejo e controle do consumo de energia em edificações, tendo como crité- rio central de projeto o conforto de seus usuários. Com conteúdo completamente revisado e atualizado, o livro retorna com novos conceitos, buscando não somente uma atualização, mas também novos questionamentos referentes à arquitetura sustentável e sua relação com a eficiência energética e a arquitetura bioclimática. FILME/VÍDEO Título: O que você não sabia sobre conforto térmico Ano: 2021. Sinopse: O Conforto ambiental arquitetura depende da plena compreensão do que é conforto térmico e suas variáveis. O Conforto Térmico na arquitetura depende de 6 principais fatores, sendo 4 deles ambientais, e 2 pessoais. O conceito de arquitetura bioclimática, arquitetura sustentável ou arquitetura verde depende significativamente do pleno atendimento às condições climáticas locais por parte dos projetos. Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=CKbc7PtbTzU 30 Plano de Estudo: ● Introdução, conceitos e fundamentos do Conforto acústico; ● Conceitos e Fatores determinantes para acústica; ● Recursos, estratégias ou soluções da acústica arquitetônica, ● Parâmetros acústicos. Objetivos da Aprendizagem: ● Introduzir os principais elementos do conforto acústico e seus conceitos; ● Determinar quais as variáveis utilizadas para determinar o conforto acústico; ● Descrever a relação entre a arquitetura e o conforto acústico; ● Indicar quais parâmetros acústicos são necessários para determinar o conforto em um ambiente. UNIDADE II Conforto Acústico Profª. Me. Nadyeska Copat 31UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 31UNIDADE II Conforto Acústico INTRODUÇÃO Há muito tempo, a humanidade conhece os efeitos prejudiciais do ruído para a saúde. Existem relatos de trabalhadores que viviam próximos às cataratas do rio Nilo, no Egito antigo, e ficaram surdos. Então, há séculos, muitos estudiosos têm elaborado trabalhos a respeito desse assunto. É de conhecimento de todos que a humanidade tem criado, nos últimos séculos, uma sociedade cada vez mais ruidosa. No Brasil, os controles das condições de segurança ficam a cargo no Ministério do Trabalho, por meio das Normas Regulamentadoras. Sendo assim, como podemos diminuir esses impactos sonoros no ambiente? Quais são os meios de proteção que podemos adotar nos projetos? Como diminuir esse ruído? Para responder a esses tipos de pergunta, é necessário conhecer o que é o som e como ele se comporta no meio. Dessa maneira, ainda é possível fazer a seguinte indagação: como projetar um ambiente acusticamente confortável? Quais são os parâmetros que devem ser utilizados no projeto? Como diminuir o impacto do ruído externo na edificação? Essas e outras questões serão abordadas nesta unidade. 32UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 32UNIDADE II Conforto Acústico 1. INTRODUÇÃO, CONCEITOS E FUNDAMENTOS DO CONFORTO ACÚSTICO Uma das principais funções das edificações é proporcionar ao indivíduo condições adequadas para realizar suas atividades com conforto. Em geral, o conforto engloba a ventilação, a iluminação, a temperatura e a acústica. Qualquer intervenção pode alterar as condições do ambiente local. Essas intervenções podem ocorrer em diferentes escalas, como a forma gradativa com que o sistema viário se intensifica ou a implantação de um estabelecimento comercial em uma área residencial, o que acaba alterando as características locais. Essas intervenções urbanas, muitas vezes, desconsideram os impactos causados ao meio, resultando no desequilíbrio e no desconforto da população. Assim, originam-se diversas conferências e congressos. Essa preocupação com o meio tem aumentado os estudos sobre esse assunto. A relação entre o ser humano e o meio ambiente deve ser sempre considerada ecologicamente correta, ou seja, não danificar o meio ambiente. Portanto, dá-se início ao pensar da sustentabilidade. Esta baseia-se em três itens fundamentais: conservar os sistemas ecológicos, o uso de recursos renováveis e manter as ações humanas dentro da capacidade do ecossistema. O ideal seria que os projetos fossem condicionados conforme as características do meio, ou seja, deve-se considerar a topografia, o clima, o solo, a latitude etc. Além disso, é preciso pensar na sustentabilidade, por meio da redução dos custos da manutenção ou da exploração de energias renováveis. 33UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 33UNIDADE II Conforto Acústico Um dos quesitos importantes na área do conforto ambiental é a acústica. Por que, então, essa preocupação com a acústica? A poluição sonora é cada vez mais presente com a evolução das cidades; isso, porém, não quer dizer que o problema de ruído é exclusivo da era moderna. Na Roma antiga, os poetas já retratavam em fragmentos esse problema, como o poeta romano Juvenal (60-131 d.C): “Quanto sono, lhe pergunto, posso ter eu nesta estalagem. As carroças passando fazendo estrondos, os gritos dos carroceiros presos no tráfego [...]” (BISTAFA, 2011, s/p). Acredita-se que os sons indesejáveis sempre existiram. À medida que a paisagem sonora foi se transformando com a evolução humana, com o crescimento populacional, com as invenções, o acúmulo desses sons foi se transformando em poluição sonora. A partir disso, nesta unidade, vamos estudar as transformações das paisagens sonoras. 1.1 Evolução da paisagem sonora Os sons da natureza, no estudo de Schafer (1997), são citados como o início da evolução sônica, que é finalizada, atualmente, com os ruídos das cidades. A paisagem sonora natural tem aspectos peculiares, os sons são tão originais que podem servir de marco sonoro dos locais, como o barulho das quedas de Foz do Iguaçu. Assim como a água, o ar tem sons variáveis e possíveis de serem ouvidos a grandes distâncias: “[...] como em um dia calmo nos Alpes suíços, onde o débil, suave assobio do vento por sobre as geleiras, a milhas de distância, pode ser ouvido cruzando a quietude interveniente dos vales” (SCHAFER, 1997, p. 43). A terra também pode gerar sons, como terremotos, movimentos vulcânicos etc. Já em relação aos seres vivos, encontramos a variação vocal, como o canto dos pássaros, os sons dos insetos, zumbidos etc. A partir disso, os sons originados pela natureza cederam espaços às primeiras atividades humanas, como a caça, a pesca e a música. Assim, deu-se início à configuração da paisagem rural, antes considerada silenciosa. Um dos sons mais significativos desde a época em que a maioria da população se encontrava na área rural é o sino da igreja. Este servia como calendário acústico, por meio do qual se anunciavam os casamentos, as festas, os nascimentos, as mortes, os incêndios e as revoluções. No século XIV, o sino uniu-se ao relógio mecânico, formando um dos sons mais notáveis da paisagem sonora. Nessa época, há registros de ruídos causados pelas carroças: “o rangido das rodas é indescritível [...] ouvir um milhar dessas rodas rugindo e rangendo ao mesmo tempo é um som de que jamais se esquece – é simplesmente infernal” (MEIR, apud SCHAFER, 1997, p. 97). Em Roma, devidoaos problemas de ruído, Júlio César (100-44 a. C.) determinou que elas não podiam circular durante determinadas horas do dia. 34UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 34UNIDADE II Conforto Acústico A paisagem sonora muda completamente no início da era industrial. Nas áreas agrícolas, os sons gerados provinham dos moinhos. Nas áreas urbanas, a paisagem passou a ser configurada pelo ruído das máquinas, discriminado na Tabela 1. TABELA 1 – NÍVEIS SONOROS DAS MÁQUINAS NO PERÍODO DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL Fonte: Schafer (1997, p. 12). O aumento da intensidade sonora na era industrial trouxe a necessidade de estudar esse meio. Com isso, em 1822, Lord Rayleigh construiu o primeiro instrumento prático para medir essa intensidade. O decibel só veio ser difundido a partir de 1928. A paisagem sonora mudou com a propagação das vias ferroviárias e, depois, das rodoviárias. Com o início dos congestionamentos, a paisagem urbana sofria com o ruído proveniente dos carros. Na sequência, o ruído agravou-se com o tráfego aéreo. Quem residia próximo aos aeroportos era mais afetado. FIGURA 1 – RUÍDO AÉREO Máquina dB Máquina dB Máquina a vapor 85 Esmeril de metalurgia 106 Trabalhos de impressão 87 Máquina de aplainar madeira 108 Gerador elétrico ou diesel 96 Serra de metal 110 Máquina de fazer parafusos 101 Trabalho em caldeira, martelando 118 Oficina de tecelagem 104 Decolagem de avião a jato 120 Raspador de serraria 105 Lançamento de foguete 160 35UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 35UNIDADE II Conforto Acústico 1.2 Paisagem sonora atual A definição de paisagem sonora atual pode ser simplificada em uma palavra: poluição. A poluição sonora é preocupante. Ela pode surgir de uma solução para outro problema, por exemplo, ao criar uma avenida em um meio residencial para diminuir o tráfego, em contrapartida, aumenta o ruído de uma área que deveria ser silenciosa, comprometendo, assim, a sustentabilidade da cidade. É ideal que, nessa etapa, a acústica urbana seja considerada no plano diretor das cidades, já que são definidos os níveis sonoros ideias para cada área. FIGURA 2 – CONFORTO ACÚSTICO 36UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 36UNIDADE II Conforto Acústico 2. CONCEITOS E FATORES DETERMINANTES PARA ACÚSTICA A princípio, é necessário compreender o que é uma onda. Esta é uma perturbação que se propaga nos meios materiais e é capaz de ser percebida pelo ouvido humano. As ondas sonoras são captadas pela orelha externa, por meio do canal auditivo, e chegam ao tímpano. No tímpano, a energia mecânica é amplificada em 15 vezes e transmitida aos filamentos nervosos do ouvido. O som é captado pelo ouvido externo. Assim, a onda sonora entra pelo canal auditivo, que leva a informação até o ouvido interno. No ouvido interno, a onda faz vibrar o tímpano, que, por sua vez, repassa as vibrações para os três ossos: o martelo, a bigorna e o estribo. Cada molécula que completa o movimento oscilatório em um determinado intervalo de tempo chama-se período (T). Ao final das oscilações, denomina-se a frequência, que diz respeito à medida dos ciclos por segundo, calculada como inverso do período. A partir do conceito de onda sonora, é fácil compreender a vibração do som e em que faixa de frequência audível ele se propaga. Lembrando que a faixa audível é de 20 a 20000 Hz. 2.1 Potência acústica É o resultado da emissão de energia sonora, medida em watts (W). A Tabela 2 apresenta valores de potências para serem comparados. 37UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 37UNIDADE II Conforto Acústico TABELA 2 – COMPARAÇÃO DE ALGUMAS POTÊNCIAS SONORAS Fonte: Silva (2002, p. 32). Comparando os valores da Tabela 2, vemos que a potência da voz masculina é o dobro da potência da voz feminina. 2.2 Intensidade sonora Para que o som seja escutado, há a necessidade de ter uma certa intensidade sonora. Dessa forma, a intensidade sonora se dá pela quantidade de energia sonora, ou potência, dividida por uma determinada área. Tem-se, assim, a equação a seguir: Em que: W é a potência em watts. S é a área em m². Para trabalhar com número, no conforto acústico, utilizamos, geralmente, os logaritmos. Isso se dá devido ao fato de, por exemplo, para 1000 Hz, o linear de audibilidade estar situado nos 10-12 watts/m², enquanto a intensidade a partir da qual o ouvido começa a se incomodar é de, aproximadamente, 1 watt/m², ou seja, um milhão de vezes maior. Por isso, ao trabalharmos com os logaritmos, temos o nível de intensidade sonoro (NIS) medido em decibéis. Potência sonora média W Voz de mulher 0,002 Voz de homem 0,004 Piano 0,270 Trombone 6,000 Tambor (surdo) 25,000 Orquestra 70,000 Automóvel a 70 km/h 100,000 Avião a jato 10.000,000 38UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 38UNIDADE II Conforto Acústico FIGURA 2 – ONDA SONORA SAIBA MAIS O bel é uma unidade de medida. Ela foi criada para quantificar a redução de um nível acústico. Sua primeira denominação foi TU, ou unidade de transmissão. Posteriormente, foi renomeada em homenagem ao seu fundador, Alexander Graham Bell. A escala decibel é uma escala que varia de 0 dB a 160 dB. O 0 corresponde à audibilidade humana, ou seja, ao nível sonoro mínimo. O valor de 130 dB corresponde ao limite superior da audição. Já quando se atinge uma escala de 160 dB, ocorre a perfuração da membrana do tímpano, causando danos graves ao ouvido (BISTAFA, 2011). Fonte: Bistafa (2011). Para ilustrar melhor as grandezas do nível e a potência sonora, a Tabela 3 compara os valores em um ambiente urbano. 39UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 39UNIDADE II Conforto Acústico TABELA 3 – NÍVEL E POTÊNCIA SONORA NO AMBIENTE URBANO Fonte: Adaptada de: Bistafa (2011). A partir da comparação de valores, como os apresentados na tabela anterior, criou- se uma escala denominada “A”. A principal função é ajustar os níveis medidos em dB aos níveis realmente percebidos pelo ouvido humano. Por isso, sempre que usados, os níveis sonoros de intensidade são calculados na escala decibel. Ainda sobre os níveis sonoros, é importante ter base de quanto tempo diário o ser humano pode ficar exposto ao ruído. A Tabela 4 apresenta exemplos de valores. Sensação subjetiva de intensidade Descrição Pressão sonora (Pa) Nível de pressão sonora (dB) Estrondoso Avião a jato a 1 m Fogo de artilharia 200 140 Tambor de graves a 1 m Avião a jato a 5 m 63 130 Muito barulhento Avião a 3 m Broca pneumática 20 120 Metro Próximo a uma britadeira 6,3 110 Indústria barulhenta Dentro de um avião 2 100 Barulhento Banda ou orquestra sinfônica Rua barulhenta 0,63 90 Dentro de um automóvel em alta velocidade Aspirador de pó 0,2 80 Moderado Pessoa falando a 1 m 0,0063 70 Rádio com volume médio 0,02 60 Tranquilo Sala de aula Escritório privado 0,002 40 Silencioso Movimento de folhagem Estúdio privado 0,00002 20 Muito silencioso Deserto ou região polar Respiração normal 0,00006 10 Laboratório de acústica Limiar de audibilidade 0,002 0 40UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 40UNIDADE II Conforto Acústico TABELA 4 – TABELA DE LIMITES DE TOLERÂNCIA PARA RUÍDOS Fonte: Silva (2002, p. 06). Se compararmos os valores mínimos e máximos apresentados, veremos que equivalem, respectivamente, a um despertador de campainha tocando e a um show de rock, a apenas 2-3 metros da caixa de som. FIGURA 4 - RUÍDO EM SHOW Nível de ruído dB(A) Máxima exposição diária permissível 85 8 horas 90 4 horas 95 2 horas 100 1 hora 110 15 minutos 115 7 minutos 41UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 41UNIDADE II Conforto Acústico 3. RECURSOS, ESTRATÉGIAS OU SOLUÇÕES DA ACÚSTICA ARQUITETÔNICA A acústica arquitetônica vem sendo estudada desde quando os gregos e os romanos construíam seus teatros ao ar livre. A forma de apropriação do espaço e a maneira como aproveitavam o som são lições que devem ser levadas em consideração até hoje (SOUZA; ALMEIDA e BRAGANÇA,2012). Segundo Bistafa (2011), o som é a vibração de moléculas do ar que se propagam por estruturas vibrantes, embora nem todas que vibram geram som. Sua propagação é esférica e gerada a partir do que é denominado fonte. Quando esse som incide sobre a superfície, pode ser transmitido, refletido ou absorvido; geralmente, ocorrem os 3 fenômenos (CAVANAUGH; TOCCI e WILKES, 2010). A Lei n.º 1.065, de 06 de maio de 1996 (BRASIL, 1996, p. 01), considera a poluição sonora um “som indesejável, principalmente quando interfere em atividades humanas ou ecossistemas a serem preservados”. Desde estudos iniciais da Organização Mundial da Saúde (OMS, 2011), percebe-se que ela vem atingindo proporções tão preocupantes quanto o uso de inseticida na época. 42UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 42UNIDADE II Conforto Acústico REFLITA O desrespeito com as soluções arquitetônicas adequadas para a melhoria do conforto nas edificações traz como consequência ambientes inadequados. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS, 2011), a poluição sonora afeta tanto os usuários quanto a poluição causada por emissões de gases e contaminação da água. No estudo realizado, compararam-se duas tipologias de casas na cidade de Curitiba, tanto em medições de conforto térmico quanto de conforto acústico. Com isso, foi constatado que diferentes materiais influenciam no ambiente da edificação, tanto de forma positiva quanto negativa. Um dos exemplos que se pode citar é a questão do calor. Os materiais empregados sofriam ganhos de calor, aquecendo, assim, as casas e tornando necessário o uso do ar condicionado. Dessa forma, há aumento no consumo de energia e, consequentemente, o gasto de recursos não renováveis. Fonte: OMS (2011). 3.1 Características das ondas sonoras As vibrações sonoras propagam-se pelo ar devido à mudança da pressão atmosférica. Dessa maneira, ao sofrer um estímulo, essas partículas sofrem compressões e rarefações, caracterizando o movimento da onda sonora. A frequência de uma onda é definida pelo número de vezes que está completa um ciclo de compressão e rarefação em um determinado tempo. Sua unidade de medida é em Hertz (Hz), ou seja, número de ciclos por segundo. Para cada frequência, existe uma intensidade limiar de sensação auditiva e dolorosa, a qual varia de pessoa para pessoa. A faixa audível do ouvido humano varia de 20 Hz a 20 kHz, é entre essas frequências que o sistema auditivo consegue detectar o som. Frequências menores que 20 Hz são chamados infrassons; acima de 20 kHz, ultrassons (BISTAFA, 2011). Em relação às fontes sonoras, as faixas mais altas, com maior número de oscilações, equivalem ao som agudo. Já as frequências mais baixas têm um número menor de oscilações, caracterizando os sons mais graves. Ao escolher um local para o projeto, é necessário o levantamento dos dados relacionados à futura ocupação e ao entorno. Além de o arquiteto ou engenheiro dominar essas observações, também deve ser capaz de identificar quais sons são considerados inconvenientes (SOUZA; ALMEIDA; BRAGANÇA, 2012). 43UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 43UNIDADE II Conforto Acústico De acordo com Freire (1996, p. 72), “A prevenção e o controle do ruído em edificações escolares começa desde a concepção desses espaços, definição do uso e ocupação do solo, até chegar aos materiais de construção adequados a cada ambiente”. O projeto com conforto acústico ainda é um desafio para os engenheiros e arquitetos, pois a qualidade sonora depende tanto da forma quanto do volume (LISOT e SOARES, 2008). Tratar acusticamente um ambiente diz respeito a oferecer boas condições de audibilidade, como o uso de revestimentos internos, e tentar bloquear os ruídos produzidos no recinto, para que não se espalhem pelo entorno. O tratamento pode ocorrer por isolação acústica ou pelo condicionamento. Isolação acústica refere-se ao bloqueio dos ruídos externos para favorecer as atividades desenvolvidas no interior, enquanto o condicionamento acontece ao melhorar as condições de audibilidade interna, corrigindo o tempo de reverberação e promovendo uma melhor distribuição dos sons gerados internamente (CARVALHO, 2007). A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), na Norma Brasileira Registrada (NBR) 10152/2000, prevê como aceitável para as salas de aula um ruído ambiente de 40 a 50 dB(A), acima desses valores é considerado nocivo à saúde. [...] os níveis de pressão sonora acima de 65dB (A) podem gerar efeitos ne- gativos como interferência na compreensão da fala, dificuldades para dormir ou descansar, incômodo, queda na qualidade de realização de atividades de trabalho e lazer (BISTAFA, 2011, p. 50). De acordo com Gerges (2000), existem várias definições para o ruído; é importante lembrar que ele é considerado um som, mas o som não é, necessariamente, um ruído. O ruído pode ser definido como um conjunto de sons sem harmonia, confuso, que incomoda e perturba o homem nas suas atividades. 3.2 Parâmetros acústicos Vamos estudar, a seguir, algumas definições dos parâmetros acústicos. Os parâ- metros acústicos são critérios que melhor definem a qualidade acústica de um ambiente. Dentre eles, pode-se citar o tempo de reverberação. 3.3 Tempo de Reverberação O tempo de reverberação (TR) é uma das grandezas mais importantes na avaliação acústica. O parâmetro está presente em todas as salas e afeta diretamente os sons transmitidos, podendo ser uma música ou, até mesmo, uma conversa (KUTTRUFF, 2000). A reverberação ocorre quando uma fonte gera uma onda sonora dentro da sala, consequentemente, a sua intensidade aumenta com a chegada do som direto, e continuará crescendo com as reflexões indiretas. Se essa fonte é desligada, a intensidade sonora não desaparecerá nesse instante, mas enfraquecerá gradualmente. 44UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 44UNIDADE II Conforto Acústico Essa energia sonora decai em função do formato da sala e depende, ainda, da quantidade de materiais absorventes presentes (MARSH, 2004). Sabine (1964, apud MEHTA; JOHNSON e ROCAFORT, 1999) encontrou uma equação empírica relacionando o tempo de reverberação com o volume do ambiente e seus materiais de revestimento, a qual é dada pela Equação 1 Em que: TR é o Tempo de Reverberação do recinto (s); V é o volume da sala (m³); A é a área de absorção (m² Sabine). A absorção é definida pelo produto da área das superfícies pelo coeficiente de absorção sonora do seu material. Com isso, Hohmann, Setzer e Wehling (2004) propõem um complemento à equação de Sabine, sugerindo que, além dos elementos estruturais, devem- se considerar as áreas dos componentes do ambiente, como lousa, mesas, pessoas etc. 3.4 Nível de pressão sonora Cavanaugh, Tocci e Wilkes (2010) define que o ruído de fundo é um elemento extremamente importante no meio acústico. Sua representação é dada pelo nível de pressão sonora, sendo, assim, a combinação do ruído interior acrescido do ruído exterior. Dentre as fontes externas, pode-se citar o ruído de tráfego, ou equipamentos de ar-condicionado ou ventiladores; já as fontes internas dependem do uso e da ocupação do edifício (MEHTA; JOHNSON e ROCAFORT, 1999). Há vários estudos sobre o nível de pressão sonora, como de Mohan e Rajagopal (2010), Gonçalves, Silva e Coutinho (2009) e Delecrode et al. (2014), que estão descritos no Quadro 1. 45UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 45UNIDADE II Conforto Acústico QUADRO 1 – RESUMO DE EXEMPLOS DE ARTIGOS SOBRE O NÍVEL DE PRESSÃO SONORA Fonte: A autora (2022). Quando se analisa acusticamente uma sala de aula, por exemplo, o nível de pressão sonora e o tempo de reverberação são parâmetros essenciais a serem obtidos. Nos estudos do Quadro 1, ainda houve aplicação de questionário para análise da saúde dos alunos e dos professores. 3.5 Índice de transmissão da fala – STI O nível de interferência da fala (Speech TransmissionIndex - STI) é um importante parâmetro para determinar qual o grau de interferência do nível de pressão sonora em um determinado recinto (MEHTA; JOHNSON e ROCAFORT, 1999). O STI é obtido por meio da simulação e da medição acústica. A medição é feita por meio da resposta impulsiva, considerando os cálculos do tempo de reverberação e do ruído de fundo. O resultado (Tabela 2) é um índice de fácil interpretação, que varia entre 0 (fala completamente ininteligível) e 1 (excelente inteligibilidade) (ISO 3382-2:2017). Artigo Objetivos Recomendações Resultados Mohan e Rajagopal (2010) Avaliar salas de aula para crianças menores de 5 anos na Índia. O estudo foi dividido em categorias de acordo com a influência do ruído de tráfego. Cerca de 120 salas de aula foram medidas. Os parâmetros obtidos foram o NPS e o TR. O ruído externo tem uma influência muito grande sobre o ruído de fundo em salas de aula vazia, com janelas abertas. Para escolas construídas na região de clima tropical, as normas da ANSI S12.60 podem não ser praticáveis. Gonçalves, Silva e Coutinho (2009) Verificar o nível de pressão sonora nas salas de aula e sua interferência na inteligibili- dade da fala dos professores. Houve 3 tipos de avaliações: conforto/desconforto, avaliação acústica e avaliação de desempe- nho vocal. Mais de 94% dos professores afirmaram a necessidade de aumentar o tom de voz durante a aula, provocando, dessa maneira, alterações na fala dos docentes. Delecrode (2014) Avaliação acústica de sala de aula de uma pré-escola. Houve uma variação do ruído de 40,6 dB (A) a 105,8 dB(A). Além disso, a faixa de frequência em que o espectro se concentrou foi de 500 a 4kHz. Os níveis obtidos nas medições foram maiores do que o permitido pela normativa do estudo. Assim, um tratamento acústico é essencial para diminuir o impacto negativo do ruído nesse ambiente. 46UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 46UNIDADE II Conforto Acústico TABELA 2 – VALORES DE STI E A QUALIDADE DA INTELIGIBILIDADE DA FALA Fonte: Bruel (1984, p. 05). Segundo Bradley (2007), a inteligibilidade da palavra pode ser afetada ou reduzida por meio de influências das distorções sonoras. O ruído de fundo é o principal fator redutor da inteligibilidade. Quanto mais intensos for o nível sonoro e a quantidade de fontes, pior é a capacidade de ouvir, prestar atenção, compreender ou se concentrar. A influência das reflexões do som e do tempo de reverberação é característica fundamental para a qualidade da inteligibilidade da palavra. A reflexão pode ser vantajosa ou não, assim como o tempo de reverberação pode ser longo ou curto (ANDRADE, 2009). O índice de transmissão da fala também é um assunto abordado em artigos na área de acústica. Rantala e Sala (2015) estudaram a associação entre os parâmetros acústicos e o uso da voz do professor. Guidini et al. (2012) buscaram identificar se existe relação entre o ruído, a intensidade da voz e a presença de alteração vocal durante a aula ministrada. A conclusão que se pode chegar com os estudos citados anteriormente é de que não existe um índice de transmissão da fala aceitável nos locais abordados. Dessa maneira, julga-se necessária uma adequação acústica, a fim de diminuir os problemas causados nos alunos e nos professores. 3.6 Condicionamento acústico O condicionamento acústico é o processo que busca garantir que o ambiente tenha um ótimo tempo de reverberação e propagação do som. Há décadas isolamento e condicionamento acústico são confundidos, embora sejam totalmente diferentes. O isolamento acústico consiste em não deixar o som passar de dentro para fora, nem de fora para dentro de um ambiente. Já o condicionamento acústico, consiste em criar uma sonoridade agradável dentro do ambiente, controlando parâmetros como a reverberação e promovendo uma resposta de frequências adequada ao tipo de utilização (MIGUEL e TAMAGNA, 2007, p. 80). Na NBR 12179 (ABNT, 1992), é apresentada uma faixa de valores em que o tempo de reverberação se encaixa, dependendo do volume em metros cúbicos do local (Figura 4). Por exemplo: se o tempo de reverberação do ambiente, na frequência de 500Hz, se enquadrar em uma faixa em função do seu volume, o condicionamento acústico é considerado satisfatório. STI INTELIGIBILIDADE 0,00 - 0,30 Ruim 0,30 - 0,45 Pobre 0,45 - 0,60 Aceitável 0,60 - 0,75 Bom 0,75 - 1,00 Excelente 47UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 47UNIDADE II Conforto Acústico FIGURA 5 – TEMPO DE REVERBERAÇÃO EM FUNÇÃO DO VOLUME Fonte: NBR 12179 (ABNT, 1992, p. 09). 3.7 Isolamento De acordo com a NBR 12179 (ABNT, 1992), o isolamento acústico é um processo pelo qual se evita a passagem de ruídos em um determinado ambiente. Há dois tipos de ruído: o aéreo e o impacto. Recchia (2001) descreveu como ruído de impacto aquele que provém da própria estrutura, enquanto o ruído aéreo é aquele que se propaga na edificação através do ar. O isolamento entre dois ambientes é calculado pela diferença da pressão sonora entre a sala do emissor e do receptor, além de considerar a absorção sonora na sala em que o som é recebido. Sendo assim, considera-se o volume e o tempo de reverberação para determinar a absorção do recinto (BRUEL e KJAER, 2003) 48UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 48UNIDADE II Conforto Acústico SAIBA MAIS O problema acústico parece ser inofensivo, porém pode gerar situações graves. Em maio de 2018, uma briga entre vizinhos acabou em morte na cidade de Curitiba-PR devido ao som alto. O jovem relatou à polícia que a situação do som alto ocorria há cerca de seis meses, por isso acabou se irritando. Ele vai responder por homicídio qualificado e porte ilegal de arma de fogo. Leia mais em: https://g1.globo.com/pr/parana/noticia/briga-entre-vizinhos-que-acabou-em-morte-em- -curitiba-foi-por-causa-de-som-alto-diz-policia.ghtml. O rápido crescimento urbano, com a ocupação inadequada dos espaços, compromete a qualidade de vida das pessoas. A poluição sonora é considerada uma das poluições mais graves, classificada pela OMS como a terceira maior, perdendo apenas para a poluição do ar e da água. A poluição sonora causa desgaste físico e mental, além de gerar estresse e diversos problemas de saúde. Visto isso, a acústica ambiental se preocupa tanto com os ruídos internos quanto com os ruídos gerados por fatores externos. Examinando como o som se propaga na edificação, é possível calcular o impacto sobre o ambiente construído. SAIBA MAIS O bel é uma unidade de medida. Ela foi criada para quantificar a redução de um nível acústico. Sua primeira denominação foi TU, ou unidade de transmissão. Posteriormente, foi renomeada em homenagem ao seu fundador, Alexander Graham Bell. A escala decibel é uma escala que varia de 0 dB a 160 dB. O 0 corresponde à audibilidade humana, ou seja, ao nível sonoro mínimo. O valor de 130 dB corresponde ao limite superior da audição. Já quando se atinge uma escala de 160 dB, ocorre a perfuração da membrana do tímpano, causando danos graves ao ouvido. Fonte: Bistafa (2011). 49UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 49UNIDADE II Conforto Acústico REFLITA O desrespeito com as soluções arquitetônicas adequadas para a melhoria do conforto nas edificações traz como consequência ambientes inadequados. De acordo com a Organização Mundial da Saúde (OMS, 2011), a poluição sonora afeta tanto os usuários quanto a poluição causada por emissões de gases e contaminação da água. No estudo realizado, compararam-se duas tipologias de casas na cidade de Curitiba, tanto em medições de conforto térmico quanto de conforto acústico. Com isso, foi constatado que diferentes materiais influenciam no ambiente da edificação, tanto de forma positiva quanto negativa. Um dos exemplos que se pode citar é a questão do calor. Os materiais empregados sofriam ganhos de calor, aquecendo, assim, as casas e tornando necessário o usodo ar condicionado. Dessa forma, há aumento no consumo de energia e, consequentemente, o gasto de recursos não renováveis. Fonte: OMS (2011). 50UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 50UNIDADE II Conforto Acústico CONSIDERAÇÕES FINAIS O rápido crescimento urbano, com a ocupação inadequada dos espaços, compromete a qualidade de vida das pessoas. A poluição sonora é considerada uma das poluições mais graves, classificada pela OMS como a terceira maior, perdendo apenas para a poluição do ar e da água. A poluição sonora causa desgaste físico e mental, além de gerar estresse e diversos problemas de saúde. Visto isso, a acústica ambiental se preocupa tanto com os ruídos internos quanto com os ruídos gerados por fatores externos. Examinando como o som se propaga na edificação, é possível calcular o impacto sobre o ambiente construído. Com isso, nesta unidade, você teve a oportunidade de: ● identificar os parâmetros utilizados pela acústica ambiental; ● conferir como a onda sonora se comporta no ambiente; ● compreender quais são os problemas causados por um ambiente acusticamente mal projetado. Ao observar as normativas vigentes de isolamento, é possível concluir que, inde- pendentemente do local e das características construtivas, é importante que o projetista se atenda a esse conceito. 51UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 51UNIDADE II Conforto Acústico LEITURA COMPLEMENTAR ● SILVA, NADYESKA BRUNA COPAT DA; MOTTA, BÁRBARA LORRAYNE DA SILVA; SOARES, PAULO FERNANDO. A legislação sobre o ruído e tempo de rever- beração: O comparativo nacional e internacional. Revista Brasileira de Engenharia e Sustentabilidade, v. 5, p. 7, 2018. Nesse artigo, os autores fazem uma comparação das normativas nacionais e internacionais sobre diretrizes acústicas em diversos países. Nota-se uma variação de permissões de ruído, mas tudo é explicado nas normativas. 52UNIDADE I Aspectos Gerais do Conforto Térmico 52UNIDADE II Conforto Acústico MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO Título: Bê-á-bá da acústica arquitetônica Autores: Lea Cristina Lucas de Souza, Manuela Guedes de Almei- da e Luís Bragança. Editora: EdUfscar. Sinopse: O livro que recomendo para a Unidade II chama-se “Bê-á-bá da acústica arquitetônica”, escrito por Lea Cristina Lucas Souza e Manuela Guedes. O livro apresenta uma didática simples, abordando o conforto acústico no ambiente e no entorno urbano. O Brasil possui um deficit de livros sobre assunto; dessa forma, os autores justificam a confecção da obra. O próprio nome já reflete o conteúdo didático. O livro é dedicado a iniciantes na área, gerando uma visão global sobre o assunto e trazendo lazer e conhecimento para os leitores. Espero essa sugestão desperte em você uma vontade de conhecer mais sobre o universo da acústica. FILME/VÍDEO Título: Conforto acústico Ano: 2019. Sinopse: O escritório Studio M4 fez uma análise sobre o conforto acústico e uma introdução sobre o tema. • Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=iLk0uILcYn8 53 Plano de Estudo: ● Bioclimatologia aplicada a arquitetura; ● Zoneamento Bioclimático Brasileiro; ● Geometria Solar; ● Carta Solar. Objetivos da Aprendizagem: ● Conceituar e contextualizar os conceitos de bioclimatologia, como se trabalha com a arquitetura; ● Compreender os tipos de Zoneamento bioclimático brasileiro; ● Estabelecer a importância da geometria e da carta solar. UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura Profª. Me. Nadyeska Copat 54UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura INTRODUÇÃO Mesmo após o entendimento dos conceitos de conforto térmico, deve-se achar um modo de entender esses fatores na arquitetura e a eficiência energética. Então, como pode evitar os efeitos dessas variáveis? Como obter um ambiente interior com determinadas condições de conforto para os usuários? Logo de início, pensa-se no sistema de climatização e iluminação artificial. Mas o foco atualmente não é a sustentabilidade? Dessa maneira, nesta unidade irei tratar sobre as estratégias de aquecimento, resfriamento e iluminação natural. Ao final desta unidade, você será capaz de: ● Integrar as estratégias artificiais e naturais à edificação; ● Conhecer os conceitos de bioclimatologia; ● Identificar soluções empregadas em edificações a fim de transmitir conforto ao usuário; ● Conhecer a norma brasileira relacionada ao estudo do conforto térmico e suas diretrizes. 55UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura 1. BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA Na década de 60, os irmãos Olgyay A. e Olgyay V. (1973) consideraram o conforto térmico e criaram a expressão Projeto Bioclimático. Com finalidade de utilizar elementos que sejam favoráveis às exigências de conforto térmico, eles desenvolveram um diagrama Bioclimático que propõe estratégias de arquitetura. O diagrama ficou conhecido como Carta Bioclimática de Olgyay (Figura 1). FIGURA 1 - CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 84). 56UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura Anos mais tarde, Givoni concebeu outra Carta Bioclimática que corrigia algumas definições do diagrama idealizado por Olgyay. A carta de Givoni surgiu de uma adaptação de uma carta psicrométrica, em que foram propostas estratégias construtivas. A figura 2 é o exemplo da carta de Givoni. FIGURA 2 - CARTA BIOCLIMÁTICA SEGUNDO GIVONI Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 84). A carta relaciona a temperatura do ar e a umidade relativa. A partir desses valo- res, o profissional poderá ter indicações de qual estratégia bioclimática poderá adotar no projeto. As zonas presentes na carta são: conforto, ventilação natural, ar condicionado, inércia térmica para resfriamento, umidificação, resfriamento evaporativo, inércia térmica para aquecimento, aquecimento solar, aquecimento artificial. A seguir, temos descritas as áreas da carta de Givoni. 1.1 Zona de conforto Para as condições climáticas desta região, existe uma possibilidade elevada dos usuários se sentirem confortáveis. Com temperatura variando entre 18 e 29ºC e umidade relativa de 20 a 80%, a Figura 3 apresenta a delimitação desta zona. 57UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 3 – ZONA DE CONFORTO NO MÉTODO DE GIVONI Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014). 1.2 Zona de ventilação natural Se a temperatura ultrapassar os 29º ou a umidade relativa for maior que 80%, a característica a ser adotada no projeto seria de ventilação natural para melhorar o conforto térmico. Em climas úmidos e quentes, a ventilação é a estratégia mais simples a ser adotada. FIGURA 4 – ZONA DE VENTILAÇÃO NATURAL EM GIVONI Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 86). 1.3 Zona de ar condicionado e isolamento térmico Em regiões com clima severo, em que as temperaturas são elevadas e não dá para aplicar outros conceitos, como por exemplo o de ventilação, se faz necessário à sua automação. É importante lembrar que o ar condicionado pode atuar nas outras zonas, porém como coadjuvante, e não como principal. Da mesma maneira, pode-se relacionar o uso do aquecedor. Em regiões nas quais o frio é intenso, as outras soluções de projeto são inviáveis atuarem sozinhas. Sendo assim, é necessário isolar o ambiente para que o usuário se sinta confortável. 58UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 5- ZONA DE AR CONDICIONADO E ISOLAMENTO TÉRMICO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 86). 1.4 Zona de Inércia térmica para resfriamento O uso da inércia térmica pode diminuir a oscilação de temperatura no ambiente interno em relação ao externo, com a intenção de evitar os picos (Figura 6). Essa recomendação geralmente é empregada em clima quente e seco, em que durante o dia é muito quente, e a noite a temperatura é baixa. FIGURA 6 - ZONA DE INÉRCIA TÉRMICA PARA RESFRIAMENTO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 88). 1.5 Zona de Umidificação e resfriamento evaporativoA evaporação da água pode reduzir a temperatura e aumentar a umidade de um ambiente. Sendo assim, em climas quente e secos, a evapotranspiração das plantas ajuda também no resfriamento evaporativo. Ao instalar fontes, utilizar recipientes com água e tanques de água sombreados, os ambientes tendem a ficar mais confortáveis. 59UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 7 - ZONA DE UMIDIFICAÇÃO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 89). FIGURA 8 - ZONA DE RESFRIAMENTO EVAPORATIVO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 88). Só é necessária atenção para não indicar esses parâmetros em climas úmidos. 1.6 Aquecimento solar Na região que abrange temperaturas de 10 a 20ºC, o aquecimento solar é a estratégia que mais se encaixa para resolver a questão do conforto. Ele pode ser de duas formas: como isolante térmico ou como inércia térmica. O que diferencia os dois são as temperaturas, conforme a Figura 9. 60UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 9 – REGIÃO DE AQUECIMENTO SOLAR Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 90). 1.7 Zona de sombreamento Devido as condições de temperatura e uma elevada umidade, a região sombreada na Figura 10 apresenta como parâmetro o sombreamento. As técnicas mais utilizadas para tal finalidade são os brises, os beirais, marquises e sacadas. FIGURA 10 – ZONA DE SOMBREAMENTO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 91). 61UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura REFLITA Você sabe como mantém uma temperatura agradável nos pátios árabes? Tem alguma ideia? Os pátios árabes, ou pátio internos, além de funcionarem como elemento decorativo e como meio de observação da arquitetura, ele atua como conforto ambiental. Ele diminui a temperatura do interior e permite a ventilação da edificação, já que esta fica voltada para o pátio. FIGURA 11 – PÁTIO INTERNO DE UM TEMPLO 62UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura 2. ZONEAMENTO BIOCLIMÁTICO BRASILEIRO A NBR 15220-3:2005 (ABNT, 2005) estabelece a divisão do território brasileiro em diferentes zonas climáticas, sendo ao total 8 zonas, numeradas de 1 ao 8. A partir da definição das características principais, é possível saber quais diretrizes construtivas serão recomendadas ao local. FIGURA 12 – ZONEAMENTO BIOCLIMÁTICO BRASILEIRO Fonte: NBR 15220-3 (2015, p. 03). A partir do mapa, as principais características de cada zona serão apresentadas na Tabela 1. 63UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura TABELA 1– CARACTERÍSTICA DAS ZONAS BIOCLIMÁTICAS BRASILEIRAS Fonte: NBR 15220-3:2015. Editado pela autora. A normativa brasileira traz detalhado cada zona climática. Na norma é possível identificar o tipo de abertura, se precisa ou não de sombreamento, e todos esses artigos ci- tados na Tabela 1. Além disso, dependendo do tipo de zona, existe uma carta bioclimáticas que apresenta as normais climatológicas das cidades. ZONA CIDADES (Exemplos) RECOMENDAÇÕES CONSTRUTIVAS 01 Curitiba, Caxias do Sul, Lages, São Joaquim, Campos do Jordão Uso de aberturas para ventilação de dimensão média, sombreamento das aberturas (exceto no inverno), coberturas com inércia térmica leve. 02 Laguna, Uruguaiana, Pelotas, Ponta Grossa, Piracicaba Uso de aberturas para ventilação de dimensão média, sombreamento das aberturas (exceto no inverno), coberturas com inércia térmica leve, ventilação cruzada no verão. 03 Florianópolis, Camboriú, Chapecó, Porto Alegre, Rio Grande, Torres, São Paulo, Campinas, Pindamonhangaba, Sorocaba, Belo Horizonte, Foz do Iguaçu, Jacarezinho, Paranaguá, Petrópolis Uso de aberturas para ventilação de dimensão média, sombreamento das aberturas (exceto no inverno), coberturas com inércia térmica leve, ventilação cruzada no verão, paredes externas leves e refletoras à radiação solar. 04 Brasília, Franca, Limeira, Ribeirão Preto, São Carlos Uso de aberturas médias, sombreamento necessário nas aberturas durante todo o ano, paredes pesadas e cobertura leve com isolamento térmico. Além disso, se faz necessário o resfriamento evaporativo, a inércia térmica para o res- friamento, ventilação controlada no versão e aquecimento solar e vedações internas no inverno. 05 Niterói, São Francisco do Sul, Santos. As janelas devem ter um tamanho médio, com som- breamento, paredes leves e refletoras, coberturas leves isoladas termicamente, ventilação cruzada no verão e vedações internas pesadas no inverno. 06 Goiânia, Campo Grande, Presidente Prudente. Aberturas médias sombreadas, paredes pesadas, co- berturas com isolamento térmico, uso de resfriamento evaporativo e ventilação seletiva no verão. No inverno se faz necessário vedações internas pesadas. 07 Cuiabá, Teresina Aberturas pequenas e sombreadas durante todo o ano, paredes e coberturas pesadas e o uso de resfriamento evaporativo, além de inércia para resfriamento e ventilação seletiva no verão. 08 Belém, Corumbá, Fernando de Noronha, Fortaleza, João Pessoa, Maceió, Manaus, Na- tal, Recife, Rio Branco, Rio de Janeiro, Santarém, Salvador, São Luiz, Vitória, As principais diretrizes construtivas desta zona são: uso de aberturas grandes, sombreadas, paredes e coberturas leves e refletoras, uso de ventilação cruzada durante todo o ano. 64UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 13 – EXEMPLO DE CARTA BIOCLIMÁTICA DA CIDADE DE BRASÍLIA Fonte: NBR 15220-3 (2005, p. 06). TABELA 2 - DETALHAMENTO DAS ESTRATÉGIAS DE CONDICIONAMENTO TÉRMICO Fonte: 15220-3:2005. Editado pela autora. Além disso, existe a relação de 330 cidades cujos os climas já foram classificados no Anexo A da norma 15220-3:2005. ESTRATÉGIA DETALHAMENTO A O uso de aquecimento artificial será necessário para amenizar a eventual sensação de desconforto térmico por frio. B A forma, a orientação e a implantação da edificação, além da correta orientação de superfícies envidraçadas, podem contribuir para otimizar o seu aquecimento no período frio através da incidência de radiação solar. A cor externa dos componentes também desempenha papel importante no aquecimento dos ambientes através do aproveitamento da radiação solar. C A adoção de paredes internas pesadas pode contribuir para manter o interior da edificação aquecido. D Caracteriza a zona de conforto térmico (a baixas umidades). E Caracteriza a zona de conforto térmico F As sensações térmicas são melhoradas através da desumidificação dos ambientes. Esta estratégia pode ser obtida através da renovação do ar interno por ar externo através da ventilação dos ambientes. G e H Em regiões quentes e secas, a sensação térmica no período de verão pode ser amenizada através da evaporação da água. O resfriamento evaporativo pode ser obtido através do uso de vegetação, fontes de água ou outros recursos que permitam a evaporação da água diretamente no ambiente que se deseja resfriar. H e I Temperaturas internas mais agradáveis também podem ser obtidas através do uso de paredes (externas e internas) e coberturas com maior massa térmica, de forma que o calor armazenado em seu interior durante o dia seja devolvido ao exterior durante a noite, quando as temperaturas externas diminuem. I e J A ventilação cruzada é obtida através da circulação de ar pelos ambientes da edificação. Isto significa que se o ambiente tem janelas em apenas uma fachada, a porta deveria ser mantida aberta para permitir a ventilação cruzada. Também deve-se atentar para os ventos predominantes da região e para o entorno, pois o entorno pode alterar significativamente a direção dos ventos K O uso de resfriamento artificial será necessário para amenizar a eventual sensação de desconforto térmico por calor. L Nas situações em que a umidade relativa do ar for muito baixa e a temperatura do ar estiver entre 21oC e 30oC, a umidificação do ar proporcionará sensações térmicas mais agradáveis. Essa estratégia pode ser obtida através da utilização de recipientes com água e do controle da ventilação,pois esta é indesejável por eliminar o vapor proveniente de plantas e atividades domésticas. 65UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura 3. GEOMETRIA SOLAR No Brasil, devido ao tipo de clima, a maior parte do território sofre com a alta incidência de radiação solar. Um jeito prático de observar esta afirmação é por meio da Tabela 4, retirada do programa Analysis Bio. Nesta tabela, reúne-se um conjunto de informações sobre a necessidade de sombreamento em algumas cidades brasileiras. TABELA 4 - PERCENTUAL DE NECESSIDADES DE SOMBREAMENTO EM ALGUMAS CIDADES BRASILEIRAS Cidade Necessidade de sombreamento (% das horas do ano no período diurno) Necessidade de sol (% das horas do ano no período diurno) Cidades com grande necessidade de sombreamento durante o ano: Belém 100 0 Fortaleza 100 0 São Luís 100 0 Recife 100 0 Cidades com necessidade de insolação no inverno e de sombreamento no verão Brasília 73,8 25,6 Florianópolis 69,9 25,6 Maceió 98,2 1,8 Natal 99,7 0,3 66UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura Fonte: Dados retirados do programa Analysis Bio. A partir da análise desta tabela, justifica-se a necessidade de proteção solar durante o período diurno. A maior necessidade se concentra nas cidades do nordeste brasileiro. A região sul o percentual é menor, porém ele não deixa de existir. É desejável que se tenha os conhecimentos precisos sobre o sombreamento, em virtude do aprovei- tamento como iluminação natural. A iluminação natural é foco de outra aula, por isso, nesta aula tratará dos aspectos mais importantes da geometria solar e sobre a necessidade de sombreamento nas edificações. Le Corbusier já afirmava que a missão da arquitetura moderna era se preocupar com o sol, embora o sol fosse inimigo em uma parte do ano (BAKER, 1998). Se você se atentar às construções implantadas, as vezes ocorre o uso de facha- das envidraçadas exagerado, resultando em espaços internos muito quentes no verão e frios no inverno. Além disso, há edifícios que mesmo utilizando brises ou outro tipo de proteção solar, não o fazem de forma correta. Em virtude disso, é necessário que alguns conceitos de geometria solar sejam descritos. A radiação solar é a principal fonte de calor que pode ser explorada ou evitada, depende da preferência do usuário. Existem elementos que podem interceptar essa influência, como vegetação e a topografia. A vegetação é diferente dos outros tipos, já que dependendo da espécie, a sombra é gerada em um determinado período do ano. Um exemplo é uma edificação envolta de árvores caducas ou caducifólias, em que no verão é sombreada, e no inverno, como não há presença de folhas, a radiação influencia diretamente (LAMBERTS; DUTRA e PEREIRA, 2014). Rio de Janeiro 89,5 10,5 Salvador 98,6 1,4 Vitória 89,8 9,1 Cidades onde as necessidades de sombreamento e de insolação são parecidas Curitiba 37,3 48,1 Porto Alegre 56,3 35,0 São Paulo 51,1 42,8 67UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura SAIBA MAIS Caducifólia significa folhas que caducam, ou seja, folhas que caem. Esse processo ocorre na estação do inverno e volta a brotar somente na primavera. Esse tipo de vegetação, em sua composição original, ocupava vastas áreas do continente europeu, litoral nordeste dos Estados Unidos e sudeste do Canadá. No entanto, sua constante exploração resultou em uma diminuição relevante das áreas nativas, e as que restaram se encontram protegidas por severas leis ambientais. Nos lugares que apresentam esse tipo de composição vegetativa predomina um clima com as quatro estações do ano bem distintas, sendo que os invernos são rigorosos e ocasionalmente ocorre precipitação de neve e as chuvas são regulares em todo o decorrer do ano. No outono, as folhas das árvores exibem cores características desse tipo de vegetação, como vermelho, alaranjado, dourado e cobre. Nessas florestas existe uma grande diversidade de vida da flora como carvalho, bordo, faia e nogueira. Exemplo de espécies brasileiras: Açoita cavalo (Luehea divaricata), Aldrago (Pterocarpus violaceous), Amburana (Amburana cearenses). Fonte: FREITAS, Eduardo de. Floresta Caducifólia. Brasil Escola. Disponível em https://brasilescola. uol.com.br/geografia/floresta-caducifolia.htm. Acesso em: 29 mar. 2022. Olgyay A. e Olgyay V. (1973) afirma que a vegetação pode interceptar de 60 a 90% da radiação solar, o que reduz consideravelmente a temperatura na superfície do solo ao redor desta. Isso ocorre devido ao fenômeno da fotossíntese. O vegetal absorve a radiação para seu metabolismo. 3.1 Trajetória da terra em torno do sol O primeiro conceito importante é a noção do que é solstício e equinócio. O solstício acontece quando há uma inclinação da Terra em relação a sua órbita. Dessa maneira, há uma irregularidade de radiação solar na atmosfera, sendo o dia ou a noite mais longa, depende se o solstício é de verão e inverno, respectivamente. Já o equinócio, o dia e a noite tem a mesma duração, sendo assim, a distribuição da radiação solar mais equilibrada. A Figura 14 apresenta o movimento do sol em relação ao planeta. 68UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 14 – EQUINÓCIO DE OUTONO/PRIMAVERA E SOLSTÍCIO DE VERÃO/INVERNO Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 115). O ângulo que aparece na Figura 14, de 23,5º, é o ângulo de inclinação medido a partir do Equador. Então relacionando o movimento do sol e o nosso país, os dias de início de cada solstício ou equinócio são: ● 21 de setembro: equinócio de primavera; ● 21 de dezembro: solstício de verão (horas de sol mais longas); ● 21 de março: equinócio de outono; ● 21 de junho: solstício de inverno (horas de sol mais curtas). Mas por que devo saber que posição o sol está? É muito simples! A partir do movimento do sol, pode-se identificar as variáveis geográficas que serão utilizadas para o cálculo dos brises e proteções solares. A partir da posição do sol, é possível definir duas variáveis: a altura solar (H) e o azimute solar (A). A altura solar nada mais é do que o ângulo formado entre o sol e o plano horizontal da terra. Já o azimute consiste no ângulo formado entre o norte geográfico e a projeção do sol no plano horizontal. O Norte que uma bússola mede é o norte magnético. O norte magnético apresenta uma diferença angular em relação ao norte geográfico, que é utilizado no cálculo das proteções solares. Mas como identificar esse ângulo de diferença? Você pode acessar o site https://www. ngdc.noaa.gov/geomag-web/ e calcular a declinação a partir do local e data (NGDC, 2018). Para obter o norte geográfico em Brasília-DF, por exemplo, cuja declinação em novembro de 2018 é de 7º 56’ oeste (-7º 56’W), o norte geográfico está a 7º56’ no sentido horário, pois o valor da declinação magnética é negativo. A partir da definição desses conceitos, dá-se início ao estudo da carta solar. 69UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura 4. CARTA SOLAR Para o profissional identificar variáveis como altura solar e azimute, é necessário interpretar a carta solar para a região em que fará o projeto. Assim, a carta solar é um auxílio para identificar a posição exata do sol em um determinado momento. Esse tipo de informação é essencial, visto que identifica se a edificação vizinha será sombreada, ou se há a necessidade de proteção solar em uma determinada fachada, etc. A interpretação de uma carta solar pode ser definida a partir da projeção das trajetórias solares ao longo da abóbada celeste durante todo o ano (Figura 15). FIGURA 15 - TRAJETÓRIA DO SOL E A CARTA SOLAR Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 120). 70UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura A Figura 15 traz o movimento do sol durante um dia, a partir disso, teríamos uma linha curva projetada no chão, que representa esse risco em um dia no plano horizontal. Ainda é possível marcar os pontos a cada hora do dia, visualizando onde o sol está durante aquele diaespecífico. Se fizermos a projeção da trajetória do sol todos os horários para um dia específico de cada mês, por exemplo dia 21, teríamos a projeção de 12 linhas no plano horizontal. Porém, existe o dia em que o sol passa pela mesma trajetória, mais especificamente duas vezes ao ano, que é o caso do equinócio em 21 de março e 21 de setembro, ou seja, a trajetória solar é a mesma. Sendo assim, desenha-se apenas uma linha que representa os dois momentos na carta solar. Isso acontece na maioria dos meses, apenas em dois meses as trajetórias são únicas: no solstício de verão (21 de dezembro) e solstício de inverno (21 de março). Por isso as linhas representadas por esses dois dias são exclusivas (Figura 16). FIGURA 16 – CARTA SOLAR PARA LATITUDE DE 27,6º SUL (FLORIANÓPOLIS-SC) Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 123). A figura 16 é composta por diversas informações. As linhas em azuis, representam as horas do dia. A linhas mais grossas pretas representam as datas, conforme dito anteriormente. 71UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura Os círculos tracejados facilitam ao encontrar a altura solar e os valores estão descritos no eixo sul. Variam de 10 em 10 graus, do lado externo da carta para o lado interno. O último ponto seria o centro, onde o sol estaria “a pino”. O azimute se encontra facilmente com o auxílio de um transferidor. Outro fator importante da carta solar é que se deve saber a latitude do local. A carta varia de acordo com a latitude. Como por exemplo a figura 17, apresenta várias cartas solares em diferentes latitudes. FIGURA 17- CARTAS SOLARES E SUAS REPRESENTAÇÕES EM PERSPECTIVA Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 122). A partir de agora, agora você, aluno (a), tem a capacidade de identificar os conceitos básicos da carta solar. Dessa maneira, é possível manipular a carta solar afim de conhecer como a sombra se comporta no entorno de uma edificação. Mas como utilizar os conceitos na carta solar? Bom, vamos lá. A figura 18 mostra os itens que calculamos na carta solar. 72UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 18 – CARTA SOLAR DIAGRAMADA Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 123) A trajetória solar já foi explicada anteriormente, assim como a posição do horário do dia. Agora vamos falar sobre azimute solar e altitude solar. O azimute solar é o ângulo entre a linha de visão do sol projetada no plano horizontal e o norte geográfico. O angulo pode variar de 0 a 360º, sempre tendo como origem o norte da carta. Ja a altitude solar varia de 0 a 90º, onde o 90º seria o “sol a pino”, ou seja, em que altura o sol está em determinado horário da carta solar. Na figura 19 temos os dois exemplos. FIGURA 19 – EXEMPLO DE AZIMUTE E ALTURA SOLAR Fonte: PvEducation (2022). 73UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura O azimute é a angulação em vermelho e a altura solar, é o tracejado em amarelo. Vamos aproveitar o exemplo da cidade de Florianópolis e imaginar que precisamos encontrar a altura solar e o azimute no dia 22 de junho as 7 horas da manhã. Observe a figura 20 como seria a resolução deste exercício. FIGURA 20 – EXEMPLO DE FLORIANÓPOLIS Fonte: A autora (2022). Após encontrar o dia e a hora, a partir do centro da carta, trace uma reta até o ponto de encontro da hora/dia. Pegue um transferidor e meça o angulo formado a partir do Norte. No exemplo, seria de aproximadamente 45º. Depois, a partir do centro, conte os círculos tracejados até chegar no ponto de encontro dia/hora. Cada círculo tracejado equivale a 10º, sendo assim, o ponto fica entre o 2 e 3 círculos, variando então de 20 a 30º. Pode-se dizer que vale aproximadamente 27º a altura solar. Mas para que encontrar tudo isso? Caso você precise elaborar uma edificação em altura de forma remota, sem ter o contato com o entorno, você consegue analisar como a sombra irá afetar a proximidade. A figura 21 mostra um exemplo de edifício na cidade de Florianópolis, para dar continuidade no exemplo anterior. A sombra do edifício foi medida no dia 21 de março às nove horas da manhã. Neste dia o azimute solar era de 67º e a altura solar de 37º aproximadamente. 74UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura FIGURA 21 - SOMBREAMENTO DO ENTORNO COM AUXÍLIO DA CARTA SOLAR Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 124). A primeira parte da Figura 21, a sombra é calculada pelo uso de trigonometria. Como sabemos que a altura do prédio é de 30 metros, e com os dados da carta, o azimute a 67º, só substituir na equação amarela da figura. Já a segunda parte, o autor faz o uso de instrumentos de desenho (transferidor e escalímetro). Desenhe o prédio com escala, ache o ângulo com o transferidor e meça com o escalímetro a sombra. Qualquer um dos métodos pode ser utilizado, desde que o desenho esteja na escala correta. Para identificar o comportamento da sombra da edificação em vários horários, é necessário calcular suas alturas solares e azimutes. Em virtude disso, aproveitando o cálculo de Lamberts, Dutra e Pereira (2014), ele cita o exemplo da cidade de Florianópolis, como já foi dito anteriormente. A tabela 5 traz os cálculos dos azimutes e alturas solares para alguns dias do ano. A partir daí pode-se calcular o sombreamento do entorno da edificação em vários dias. 75UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura TABELA 5 - AZIMUTES E ALTURAS SOLARES PARA EQUINÓCIOS E SOLSTÍCIOS EM FLORIANÓPOLIS (LAT 27,5º SUL) Fonte: A autora (2022). Em planta baixa, conhecendo a altura do edifício, a sombra é desenhada pelo ângulo de azimute solar. Aplicando o conceito de tangente ou com uso dos materiais de desenho, por exemplo no dia 21 de março, a sombra se comporta conforme a figura 22. FIGURA 22 – SOMBREAMENTO DO ENTORNO NO DIA 21 DE MARÇO ÀS 9H, 12H E 15H Fonte: Lamberts, Dutra e Pereira (2014, p. 125). DIA 9H 12H 15H 21 dez A=95 º A= 0 º A= 265 º H=50 º H= 86 º H= 50 º 21 mar/set A=65 º A= 0 º A= 295 º H=39 º H= 63 º H= 39 º 21 jun A=45 º A= 0 º A= 315 º H=24 º H= 39 º H= 24 º 76UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura CONSIDERAÇÕES FINAIS Para finalizar a aula, o maior benefício em conhecer a trajetória solar e seu comportamento, é propor para a edificação e seus respectivos ambientes o local correto. Além disso, tendo o melhor aproveitamento da radiação solar, a edificação se torna um passo a mais sustentável, já que há a economia de energia. É importante que, com o término do conteúdo da unidade, venha também um encerramento, para que se concluam as propostas realizadas na Introdução e para que se retome criticamente tudo o que foi trabalhado durante o desenvolvimento. Isso auxilia o aluno a fixar o conteúdo já trabalhado e organizar melhor a informação em sua linha de raciocínio. 77UNIDADE III Bioclimatologia Ligada a Arquitetura MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO Título: Arquitetura ecológica: Condicionamento térmico natural Autor: Ennio Cruz da Costa. Editora: Blusher. Sinopse: O livro Arquitetura Ecológica: Condicionamento Térmico Natural escrito por Ennio Cruz da Costa, apesar de antigo, é um livro de extrema importância para esse assunto. Com a crise da energia, está em alta a busca de soluções que não recorram ao uso de recursos elétricos. Assim, o autor traz no decorrer do livro soluções para a insolação, ventilação, isolamento, condiciona- mento e etc. O objetivo é que a edificação tenha uma melhoria substancial quanto ao conforto térmico no interior das habitações, mas que seja economicamente viável e de técnicas construtivas simples. Caro (a) aluno (a), atente-se a forma que ele retrata a influência da radiação solar no ambiente interno FILME/VÍDEO Título: Aula de Estudos de carta solar, Software Analysis Solar, ângulos de sombra (Transferidor) e brises Ano: 2019. Sinopse. Nesse vídeo a arquiteta Camila explica como fazer carta solar manipulando os softwares Analysis Sol-ar. Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=b8i3bRdt3u878 Plano de Estudo: ● Brises – conforto ambiental; ● Propriedades dos materiais – conforto térmico; ● Iluminação natural – conforto visual; ● Iluminação artificial – conforto visual. Objetivos da Aprendizagem: ● Conceituar e contextualizar a iluminação artificial e natural; ● Compreender os tipos de materiais que podem ser utilizados no conforto térmico; ● Estabelecer a importância dos brises na edificação. UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental Profª. Me. Nadyeska Copat 79UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental INTRODUÇÃO Considerando o clima e a posição do nosso país, a utilização de elementos de pro- teção solar é indispensável. Essa modalidade de defesa contra a excessiva radiação solar evita a incidência direta dentro do ambiente, o que muitas vezes prejudica o conforto dos usuários. Além disso, esses métodos podem diminuir o consumo de energia, e acaba sendo visto como uma alternativa para a edificação tornar-se sustentável. Poucos são os projetos que levam em consideração a importância do controle da insolação na climatização interna dos ambientes. Desta maneira, visto a importância desses elementos, nesta unidade, você, aluno (a) poderá: ● Identificar os elementos conhecidos como brises; ● Calculará a máscara de sombreamento destes elementos; ● Será apresentado pelo menos 30 tipos de brises para nível de estudo; ● Analisará o comportamento destes elementos na fachada de um edifício. 80UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 1. BRISES – CONFORTO AMBIENTAL O brise-soleil (expressão francesa que significa “quebra de sol”) é um dispositivo utilizado para diminuir ou impedir a incidência direta da radiação solar no interior do edifício. Durante o período da arquitetura moderna, foi um dos principais elementos utilizados. Dependendo da referência consultada, diz que o criador foi o arquiteto franco-suíço Le Corbusier que criou. A obra mais conhecida desde arquiteto é a Unidade de habitação de Marseille (Figura 1). FIGURA 1 – FACHADA DA UNIDADE DE HABITAÇÃO DE MARSEILLE PROJETADA POR LE CORBUSIER Fonte: Baker (1998). 81UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental Além de funcionar como proteção solar, ao observar a Figura 01, percebe-se uma grande influência na fachada do edifício. Sendo assim, o projetista pode aproveitar e incorporá-lo ao projeto além de uma barreira solar, mas esteticamente. A partir da definição do conceito de brise, é importante saber quais as vantagens e desvantagens deste elemento. Dessa maneira, pode-se dizer que o brise tem vantagens como: ● Redução da temperatura em locais quentes; ● Aquecimento da temperatura em locais frios; ● Diminui gastos com ar condicionado e iluminação; ● Pode incorporar como estética na fachada; ● Permite a ventilação natural. E as desvantagens, pode citar, tais como: ● A necessidade de manutenção; ● A dificuldade de limpeza constante; ● Ter um alto custo de produção. Embora não existam certificações específicas para esse tipo de dispositivo, a utiliza- ção deste elemento, favorece a eficiência energética e o desempenho térmico e luminoso. Os selos utilizados, por exemplo, é o AQUA e o LEED. Como o brise visa o conforto térmico do usuário, e ainda auxilia nas condições de luz natural, ele tem forte impacto na melhoria do desempenho da edificação e assim na questão do conforto ambiental. O exemplo que podemos citar é a estrutura do museu do Amanhã no Rio de Janeiro (Figura 2). FIGURA 2 - MUSEU DO AMANHà PROJETADO POR SANTIAGO CALATRAVA Fonte: Archdaily (2022). 82UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental A estrutura do móvel serve como brise, e além disso, locaram placas fotovoltaicas para captação de energia. SAIBA MAIS Um outro tipo de brise bastante popular são os cobogós. Basicamente, são elementos vazados de concreto ou cerâmica muito utilizados em edifícios públicos, uma vez que têm custo reduzido e alta durabilidade. No geral, os brises devem ser instalados no lado de fora das janelas para terem um bom desempenho térmico. Porém, em algumas situações, eles são instalados por dentro das janelas, facilitando sua limpeza e permitindo o controle da luminosidade por trás de uma fachada envidraçada, por exemplo. Fonte: Lamberts (2014). Para projetar corretamente, o brise tem algumas particularidades. A partir deste momento na unidade, você, aluno (a), descobrirá como projetar conforme a necessidade projetual. 1.1 Os ângulos Os ângulos de um elemento construtivo, como obstruções, aberturas, proteções solares, edifícios, vegetação, entre outros, têm a necessidade de serem convertido a partir dos conhecidos pela geometria solar. Sendo assim, o transferidor de ângulos (Figura 3) é responsável por tal tarefa. Dessa maneira, o transferidor nada mais é do que um círculo com as mesmas dimensões da carta solar, porém ele apresenta linhas radiais e curvas, representando uma aresta do elemento a ser analisado. FIGURA 3 - TRANSFERIDOR DE ÂNGULOS Fonte: Lamberts (2014, p. 129). 83UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 1.2 Ângulo α Esse ângulo representa o ângulo formado entre o plano horizontal e vertical, ge- rando valores de 0 a 90º. O traçado do alfa é representado por uma linha curva, que é a projeção da aresta horizontal de um plano em relação ao ponto definido como nadir. FIGURA 4 – ÂNGULO ALFA DO BRISE Fonte: Lamberts (2014, p. 128). 1.3 O ângulo β O ângulo β representa o azimute da aresta. O valor varia de 0 a 360º, ou considerando os 4 quadrantes, varia de 0 a 90º em cada um. FIGURA 5 - O ÂNGULO Β Fonte: Lamberts (2014, p. 128). 84UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 1.4 O ângulo γ O ângulo é traçado da mesma maneira que o α, porém é rotacionado 90º em relação ao alfa. Ele representa as superfícies horizontais, auxiliando na delimitação dos ângulos α e β. FIGURA 6 – O ÂNGULO GAMA Fonte: Lamberts (2014, p. 129). 1.5 Tipos de proteções solares Após a análise das proteções solares, utilizando os princípios de α, β e γ, os tipos de brises existentes são: ● Proteção solar horizontal As proteções solares horizontais obstruem a visão do céu em ângulos com valor superior ao de alfa (Figura 7). FIGURA 7 – PROTEÇÃO SOLAR HORIZONTAL – ÂNGULO ALFA E O SOMBREAMENTO Fonte: Lamberts (2014, p. 132). 85UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental A proteção solar precisa de mais dois ângulos para delimitar onde o alfa termina. Dessa maneira usa-se dois ângulos gama em cada lateral do brise (Figura 7). FIGURA 8 – PROTEÇÃO SOLAR HORIZONTAL – ÂNGULOS GAMA E ÂNGULO ALFA Fonte: Lamberts (2014, p. 132). Dessa maneira, a máscara de sombreamento final é composta pela área que une os três ângulos medidos (Figura 9). FIGURA 9 - EXEMPLO DE MÁSCARA E PROTEÇÃO SOLAR HORIZONTAL Fonte: Lamberts (2014, p. 133). 86UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 1.6 Proteção solar vertical As proteções solares verticais são funcionais em relação ao ângulo do azimute solar. Normalmente as proteções verticais são instaladas na lateral da janela, com o ângulo beta medido entre o final da janela e a borda interna do brise (Figura 10). FIGURA 10 – PROTEÇÃO SOLAR VERTICAL – ÂNGULO BETA E O SEU SOMBREAMENTO Fonte: Lamberts (2014, p.133). Além disso, o ângulo beta também é delimitado pelo ângulo alfa, que é medido a partir do ponto superior da janela (Figura 11). FIGURA 11- PROTEÇÃO SOLAR VERTICAL – ÂNGULO GAMA Fonte: Lamberts (2014, p. 134). Finalmente, o desenho da máscara de proteção solar vertical é definida pelo ângulo gama e beta. Sendo assim, a Figura 12 mostra um exemplo de projeção. 87UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental FIGURA 12 - PROTEÇÃO SOLAR VERTICAL – A MÁSCARA DE SOMBREAMENTO Fonte: Lamberts (2014, p. 134). Deve-se, portanto, escolher o local que será o projeto, identificar a carta solar, escolher um tipo de brise e comparar com sua máscara de sombra. É muito importante que o brise não tenha somente a função de estética, mas sim de controlara incidência do sol ao ambiente. 88UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 2. PROPRIEDADE DOS MATERIAIS – CONFORTO TÉRMICO Para uma edificação adequada ao clima, partindo do conhecimento das necessi- dades humanas e o seu conforto térmico, deve, primeiramente, conhecer o clima local. Em unidades anteriores, vimos como o clima se comporta, quais os tipos existentes, e como torná-lo em uma solução projetual. A partir daí, é necessário o levantamento dos dados climáticos, identificar como se dará o partido arquitetônico e por fim escolher os materiais. 2.1 Propriedades térmicas dos elementos construtivos Todos material e elemento construtivo se comporta termicamente em função das propriedades térmicas. A NBR 15220-3:2005 fornece as tabelas com as principais pro- priedades térmicas de materiais e ainda apresenta a maneira de calcular, para elementos homogêneos e heterogêneas, a transmitância térmica, fator solar e o atraso térmico. Essas expressões serão tratadas no decorrer da unidade. 2.1.1 Desempenho térmico de paredes A principal condição para que ocorra a transmissão de calor é que os corpos tenham temperaturas diferentes. 89UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental FIGURA 13 - CONDIÇÃO PARA TRANSFERÊNCIA DE CALOR Fonte: A autora (2022). O corpo A cede energia térmica ao B, pois a temperatura de A é maior. Sendo assim, a tendência natural é que o corpo A doe calor até atingir equilíbrio térmico com B. Isso acontece também em paredes, por exemplo a Figura 02. O lado externo, por ter uma temperatura maior, doa calor a parte interna da parede, ou seja, ocorre a transferência de calor. FIGURA 14 – TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM UMA PAREDE Fonte: A autora (2022). Sendo que, T externo > T interno Tendo o conhecimento do processo de transferência de calor, é importante saber as formas dessa transmissão de calor. ● Condução É realizada pelo contato molecular, ou seja, contato entre superfícies. Pode ocorrer em sólidos, líquidos e gasosos. ● Convecção Quando os corpos estão em contato molecular, um dele deve ser um fluido. O processo ocorre em etapas: primeiro ocorre a transmissão pela condução e em seguida, como houve alteração na temperatura do fluido, este modifica sua densidade, o que provoca o movimento convectivo. ● Radiação A radiação ocorre pelo processo de transformação da energia. Uma parte do calor do corpo com maior temperatura se converte em energia que chega até o corpo de menor temperatura, sem a necessidade do toque. 90UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental Dessa maneira, o material possui uma propriedade chamada “emissividade de superfícies” que é a capacidade de emissão de energia pela radiação. TABELA 1 - EMISSIVIDADE DE SUPERFÍCIES Fonte: NBR 15220-1:2003. Quanto maior a emissividade, maior facilidade o material tem de emitir energia por radiação. TIPO DE SUPERFÍCIE Ε (EMISSIVIDADE) Chapa de alumínio (nova) 0,05 Chapa de alumínio oxidada 0,12 Chapa de aço galvanizado 0,25 Caiação nova 0,9 Concreto aparente 0,85/0,95 Telha de barro 0,85/0,95 Tijolo aparente 0,85/0,95 Reboco claro 0,85/0,95 Revestimento asfáltico 0,90/0,98 Vidro comum de janela 0,90/0,95 Pintura branca 0,90 Pintura amarela 0,90 Pintura verde clara 0,90 Pintura alumínio 0,90 Pintura verde escuro 0,90 Pintura vermelha 0,90 Pintura preta 0,90 91UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 3. ILUMINAÇAO NATURAL A iluminação natural sempre foi a principal fonte de luz na arquitetura ou em outro meio. Entretanto, após a descoberta da eletricidade, a invenção da lâmpada e toda a re- volução industrial, a iluminação se tornou cada vez mais inseparável dos projetos. Sendo assim, sem ela não seria possível iluminar edifícios com grandes estruturas onde a luz natural não consegue permear até o ambiente. A Figura 15 exemplifica bem esta fala. FIGURA 15 - ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL EM ESPAÇOS ENCLAUSURADOS Fonte: Lamberts (2014, p. 234). Ainda sobre a invenção da luz artificial, ela possibilitou o ser humano a se locomover pela noite, dar continuidade em suas atividades que não foram cumpridas durante o dia, ou ainda se divertir lendo um livro. 92UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental É de extrema importância já saber que apesar de todos os benefícios, não é tão simples empregar a luz artificial de forma eficiente. Um bom projeto de iluminação deve garantir uma boa visibilidade para que possamos executar as tarefas em segurança. É importante frisar ainda que o projetista tem o poder de decisão sobre o sistema de iluminação a ser empregado no edifício. Ao especificar as janelas, cores, volumetria, isso tudo altera o desempenho da iluminação natural. Dessa maneira, começo citando algumas alternativas para a iluminação artificial. 3.1 Lâmpadas As lâmpadas são utilizadas tanto em edificações residenciais como comerciais. Elas podem ser divididas em dois grupos: as de irradiação por efeito térmico (incandescentes) ou as de descarga em gases e vapores (fluorescentes, vapor de mercúrio, de sódio, etc.) 3.2 Incandescentes Essa são a de uso mais comum. Embora a vida útil seja curta, seu custo é relativamente baixo. O funcionamento é através da elevação da temperatura de um filamento (geralmente o tungstênio), ao ser submetido à corrente elétrica. O seu tamanho, o funcionamento imediato e a não necessidade de demais aparelhos são as principais vantagens deste dispositivo. A desvantagem é sua eficiência luminosa, ela produz muito calor, e no campo da física, é considerado um desperdício de energia. Além disso, corre o risco de causar ofuscamento. Dentro da tipologia de lâmpadas incandescentes, possuímos três tipos: as comuns, refletoras e halógenas. ● As incandescentes comuns são as mais conhecidas e antigas. Com custo inicial baixo, a lâmpada funciona ao elevar a temperatura do filamento, o que causa a evaporação do tungstênio. Muitas vezes, ao repararmos nesses tipos de lâmpadas, elas não possuem a mesma transparência de antes, ou seja, o tungstênio o escurece. As figuras 16 e 17 apresenta o exemplo da lâmpada e suas partes. FIGURA 16 - LÂMPADA INCANDESCENTE COMUM Fonte: Lamberts (2014, p. 234). 93UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental FIGURA 17 - LÂMPADA INCANDESCENTE ILUMINADA ● Lâmpadas espelhadas são aquelas que possuem um refletor interno para melhorar a direcionalidade da luz. A parte espelhada funciona como uma luminária, e não precisa de limpeza. Na Figura 18 percebemos as partes da lâmpada e o ângulo que a parte espelhada forma. FIGURA 18 - LÂMPADA INCANDESCENTE ESPELHADA Fonte: Lamberts (2014, p. 234). 94UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental ● Por fim as lâmpadas halógenas são aquelas que além de possuir os gases tradi- cionais, um halogênio no interior. Com a ajuda do bulbo de quartzo, que suporta elevadas temperaturas evitando assim a condensação, o tungstênio evaporado combina-se com halogênio. Quando em contato com o filamento, o tungstênio da mistura é redepositado no filamento e o halogênio continua sua tarefa no ciclo regenerativo. Estas lâmpadas apresentam um decaimento do fluxo luminoso muito pequeno, uma maior eficiência, vida útil de 2000 horas e dimensões bem reduzidas. Algumas lâmpadas halógenas são equipadas com um refletor multifacetado coberto com uma película dicroica. Trata-se de um filtro químico que reflete grande parte da radiação visível e transmite para trás da lâmpada cerca de 65% da radiação infravermelha (térmica), proporcionando, nesta forma, uma luz mais fria que aquela obtida com refletores comuns. As lâmpadas halógenas são de 12V e necessitam de transformadores para uso na rede elétrica (LAMBERTS, 2014, p. 235). A Figura 19 e a Figura 20 apresenta o exemplo de lâmpada halógena. FIGURA 19 - ESQUEMA DE LÂMPADA E REFLETOR Fonte: Lamberts (2014, p. 235). FIGURA 20- LÂMPADA HALÓGENA Fonte: Archdaily (2019). 95UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 3.3 Descargagasosa Outro tipo de lâmpada é a descarga gasosa. Esta classificação inclui as edificações comerciais e residenciais. Dentro disso, podemos citar as lâmpadas fluorescentes comuns, as compactas e as lâmpadas de vapor de mercúrio. Essas lâmpadas não possuem filamento, a luz é produzida pela excitação de gás pelos dois eletrodos. Uma das desvantagens deste tipo é o efeito estroboscópico que produzem. As lâmpadas piscam na mesma frequência de tensão de alimentação. SAIBA MAIS A reportagem encontrada neste link http://www.brasilmedia.com/Transtornos-convulsivos.html aborda o conceito das luzes estroboscópicas e como elas afetam a saúde de alguns indivíduos. Para exemplificar melhor, Lamberts (2014) criou as tabelas abaixo para melhor explicar a relação das tipologias, e auxiliar o projetista na hora da escolha. TABELA 1 - ORIENTAÇÃO PARA COMPARAÇÃO E ESCOLHA DE LÂMPADAS Fonte: Lamberts (2014, p. 240). 96UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental TABELA 2 - ORIENTAÇÃO PARA COMPARAÇÃO E ESCOLHA DE LÂMPADAS Fonte: Lamberts (2014, p. 241). Comparando as duas tabelas, podemos definir de certa maneira o conteúdo apresentado até agora na unidade. 3.4 Luminárias As luminárias são consideradas eficientes quando otimizam o desempenho do sistema de iluminação artificial. Szokolay (1980) propôs uma equação para avaliar a eficiência energética (ou FEL) a partir da quantidade de emissão de luz. A equação 02 apresenta esse esquema. FEL = luz emitida pela luminária (%) luz emitida pela lâmpada Isso só se explica porque parte da luz emitida pela lâmpada pode ser absorvida pela luminária, enquanto parte é emitida ao ambiente. Por exemplo a figura 21, em que apresenta três tipos de luminárias e como os raios luminosos se comportam. FIGURA 21 - TIPOS DE LUMINÁRIAS Fonte: Lamberts (2014, p. 241). 97UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental Existe ainda uma classificação proposta pelo CIE (Commission Internacionale d’Eclai- rage) que apresentam uma relação do direcionamento do fluxo luminoso e a iluminação geral. FIGURA 22 - CLASSIFICAÇÃO DAS LUMINÁRIAS CONFORME A CIE Fonte: Lamberts (2014, p. 242). Comparando as luminárias, a Figura 22 apresenta os critérios necessários para definir a melhor de acordo com a função para o projeto. 3.5 Uso racional da iluminação O uso da luz natural pode representar economia de energia em um projeto. Além das janelas, existe a possibilidade de abertura zenital, que acaba valorizando alguns ambientes. Se não for possível o uso de luz natural, podemos começar substituindo as lâmpadas incandescentes por fluorescentes comuns ou compactas. Outra maneira de diminuir o consumo, por exemplo, em um edifício residencial, as escadarias possuírem sensores que permitem a luz ficar ligada em um curto período de tempo. Para economizar uma quantidade significativa de energia elétrica, um edifício pode adotar medidas para que aproveite da melhor forma a luz natural. O ser humano percebe facilmente quando há a necessidade de iluminação, mas quando esta não é mais necessária, dificilmente pode-se confiar. Isso acontece devido a facilidade de adaptação dos olhos ao dobro necessário de luz, dificilmente acharemos ruim as lâmpadas ligadas e as cortinas abertas. Dessa maneira, justifica-se a necessidade de sistemas de controle automáticos quando se quer a melhor forma de economizar energia. Podemos citar entre eles os sensores fotoelétricos, os sensores de presença, os programadores de tempo e os dimmers. 98UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental A iluminação, seja natural ou artificial, é de extrema importância para passar despercebido pelos projetistas. Com a crise energética, a preocupação em tornar a edificação mais eficiente atingiu o mercado de lâmpadas e luminárias. As mudanças estão acontecendo gradualmente, trocando materiais que duram mais tempo e iluminam mais. É necessário sempre pensar que os locais não devem ser extremamente ilumina- dos ou que falte. Diferentes ambientes, devem ter iluminação diferentes. Um quarto, por exemplo, não pode possuir o mesmo que uma cozinha. 99UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 4. ILUMINAÇÃO NATURAL Um bom projeto de iluminação natural aproveita ao máximo a luz disponível. As decisões mais críticas são elencadas nas etapas iniciais de projeto. A luz natural no nosso país é abundante devido a sua latitude. Sendo assim, quando admitida no interior das edificações nada mais é do que o conjunto de radiação direta, luz difundida na atmosfera (ou abóbada celeste) e luz refletida do entorno. Para uma melhor distribuição, deve-se analisar as seguintes características: disponibilidade de luz natural, obstruções externas, tamanho, orientação, posição, detalhes de projeto das aberturas, características dos vidros, tamanho, geometria do recinto e refletividade das superfícies do interior. Sendo assim, como considerar a posição das janelas? Qual a melhor orientação? Quais os dispositivos que permitem tal feito? É muito fácil transformar um edifício que necessita de ajuste em conforto visual com iluminação artificial. Contudo, para essa solução ser aplicada, aumenta-se o gasto de energia elétrica, manutenção e quantidade de equipamentos. Visto isso, a iluminação deve ser prevista por quem elabora o projeto, mas o que torna um diferencial é a capacidade de trabalhar a iluminação natural e suas cores, orientação, distribuição espacial e etc. A luz natural está disponível na maior parte do dia, devido a localização do nosso país no globo terrestre. Mesmo assim, muitas vezes não é explorada adequadamente pela maioria dos projetos. Isso acontece devido ao baixo conhecimento do profissional sobre os conceitos básicos necessários para um bom projeto de iluminação e conforto visual. 100UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental Uma outra característica muito importante a ser considerada no projeto de iluminação é a necessidade de conforto térmico e acústico na edificação. A luz infiltra no ambiente por meio de aberturas, que também permite a passagem de som e calor. Uma janela, por exemplo, traz a luz natural, a radiação solar, a ventilação natural, ruídos externos, conforto visual, capacidade de sentir aromas do exterior, ou seja, um elemento extremamente essencial se combinado a todos os benefícios e malefícios. Então, dependendo do ambiente e da função arquitetônica da edificação, a iluminação natural deve ser considerada de forma diferente. Em comparação entre a luz natural e a artificial, a mais desejada em salas comerciais e escritórios é a natural. Ela possibilita o contato com o exterior, ajuda aliviar a tensão causada por determinada atividade, além de servir como estímulo ambiental. Por esses e outros motivos, essa aula será um resumo dos principais conceitos que envolvem a ciência da iluminação natural, na tentativa de ser um guia simples para os profissionais que desejam incrementar ao projeto. 4.1 Fontes de luz natural As fontes encontradas no meio são definidas em luz direta, difusa ou refletida / indireta. Entre as três, pode-se citar um exemplo respectivamente com o sol, o céu e as superfícies edificadas. Os dados sobre a iluminação natural no Brasil estão disponíveis em três estações de medição: em Belo Horizonte, Florianópolis e Natal. Entretanto, é necessário um mínimo de conhecimento sobre as variações que o céu apresenta, para usá-la da melhor maneira. As três variações que o céu apresenta são: céu claro, céu parcialmente encoberto e céu encoberto. Na maioria dos casos, um céu encoberto, ou nublado, pode ser utilizado para calcular a iluminação natural, pois assim apresenta a pior condição em termos de quantidade de luz. 4.2 Avaliação da iluminação natural O conceito de CIN (Contribuição da iluminação natural) foi desenvolvido para facilitar o processo de identificar a quantidade de luz em um ambiente. A CIN nada mais é do que a divisão entre a iluminaçãointerior pela iluminação exterior, e é medida em porcentagem. Um exemplo é uma CIN de 3%, então em um determinado local, quando a iluminância for de 10000 lux, o nível de iluminação interior será de 500 lux. A figura 23 apresenta um esquema de medição pelo luxímetro. 101UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental FIGURA 23 - CIN É DETERMINADA PELA RAZÃO ENTRE A ILUMINAÇÃO EXTERIOR E INTERIOR. Fonte: Lamberts (2014, p. 153). REFLITA Para realizar uma medição, coloca-se o sensor no exterior. Medem-se os dois valores e acha a CIN por pela divisão de A e B. Ou seja, se em à eram 300 luxes, em B 10.000 lux, tem-se uma CIN de 0,03 ou 3%. Para exemplificar melhor temos a Equação 1. EQUAÇÃO 1 - CÁLCULO DA CONTRIBUIÇÃO DA ILUMINAÇÃO NATURAL Em que, Ep: é a iluminância num plano horizontal em um determinado ponto de um ambiente interno medido em lux; Eext: é a iluminância produzida por toda abóbada celeste em um plano horizontal externo, medido em lux. Fonte: Lamberts (2014). 102UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental Já que entramos no cálculo da quantidade de lux de um ambiente, na Tabela 1, serão apresentados valores de contribuição da iluminação natural em diferentes espaços conforme o estudo de Lechner (2009). TABELA 1 - CONTRIBUIÇÃO DA ILUMINAÇÃO NATURAL MÍNIMA TÍPICA Fonte: Lechner (2009, p. 36). Caso os valores ultrapassem os da tabela, quer dizer que a luz natural presente ao longo do ano todo será mais que suficiente. A seguir, serão abordadas algumas diretrizes projetuais para auxiliar na iluminação natural dos edifícios propostos. 4.3 Pátios e átrios A forma do edifício determina as possíveis combinações de janelas e aberturas zenitais. Para uma melhor exemplificação, a figura 24 apresenta locais com a mesma área total, porém com formas diferentes. FIGURA 24 - ILUMINAÇÃO NATURAL EM FUNÇÃO DA GEOMETRIA DAS PLANTAS Fonte: Lamberts (2014, p.155). Ambiente Contribuição da Iluminação Natural (%) Galeria e estúdios de arte 4 - 6 Fábricas e laboratórios 3 - 5 Escritórios, salas de aula, ginásios, cozinhas 2 Igrejas, salas de estar, halls, foyers 1 Corredores, quartos de dormir 0,5 103UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental A quantidade de luz disponível no átrio depende além da forma, da transparência da cobertura, da refletância das paredes internas. 4.4 Prateleiras de luz As prateleiras servem para prevenir o ofuscamento quando colocas acima do nível do olhar. A janela que fica abaixo da prateleira tem a função de contato visual com o exterior. Além disso, a prateleira serve como um brise horizontal (Figura 5). As prateleiras têm a função de melhorar a qualidade de luz natural e facilitar sua penetração mais profunda no ambiente. FIGURA 25 - PRATELEIRAS DE LUZ Fonte: Lamberts (2014, p. 156). 4.5 Cores As cores claras são as que melhor refletem a luz para o edifício. A utilização de telhados claros pode aumentar a luz que as aberturas no teto permitem. A figura 26 apresenta um exemplo de sequência de refletâncias em superfícies internas. FIGURA 26 - REFLETÂNCIAS IDEIAS PARA SUPERFÍCIES INTERNAS EM FUNÇÃO DA POSIÇÃO DA JANELA Fonte: Lamberts (2014, p. 157). 104UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental 4.6 Distribuição e posicionamento de janelas A penetração da luz natural pelas janelas aumenta conforme a altura ou a presença de prateleiras de luz. Quanto mais alta a janela, maior a quantidade de luz que entra. Entre as janelas horizontais e verticais, as horizontais são as que distribuem melhor a luz. A relação entre a área do piso e da janela não deve exceder 20% porque aí já influencia na transmitância térmica (Figura 27). FIGURA 27 - ÁREA DA JANELA EM FUNÇÃO DO PISO Fonte: Lamberts (2014, p. 157). Sempre que for possível, a melhor iluminação para um ambiente é quando temos mais do que uma janela. Isso é o que caracteriza uma iluminação bilateral, caso exista duas, por exemplo. Ao posicionarmos elas de diferentes modos, diminuímos a área de sombra, ou seja, diminui a área de contraste. 4.7 Orientação Entre as orientações, a que melhor apresenta iluminação natural é norte. Essa posição permite a incidência mais frequente da luz solar direta. Apesar da radiação solar trazer calor para edificação, essa orientação é fácil de sombrear. A segunda melhor orientação é a sul, devido a constância da luz. Embora comparada a face norte a quantidade de luz é menor, a qualidade é alta, pois recebe menos luz direta e assim diminuindo problemas de ofuscamento. Caso precise de proteção, também é uma face de fácil sombreamento. As faces leste e oeste são as piores. Elas recebem a luz solar direta com intensidade alta no verão e baixa no inverno, o que dificulta o projeto de proteção solar, já que existe uma variedade de ângulos. A Figura 28 sintetiza essas indicações. 105UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental FIGURA 28 - PLANTA IDEAL EM TERMOS DE ORIENTAÇÃO E LUZ NATURAL Fonte: Lamberts (2014, p. 158). As faces leste e oeste não possuem aberturas. 4.8 Iluminação zenital De acordo com a NBR 15215-1:2005 é conceituada como “porção de luz natural produzida pela luz que entra através dos fechamentos superiores dos espaços internos” (ABNT, 2005, p. 07). As vantagens deste tipo de iluminação é a permissão de iluminação mais uniforme do que a das janelas, e recebe muito mais luz natural ao longo do dia. A principal desvantagem é a dificuldade de projetar proteções. Por este motivo, o uso da iluminação zenital deve sempre tomar cuidado. A Figura 29 apresenta alguns tipos deste elemento. FIGURA 29 - TIPOS DE ILUMINAÇÃO ZENITAL Fonte: Lamberts (2014, p. 159). Os domos são fontes de iluminação zenital construídas por meio de aberturas transparentes no telhado. O maior problema deste tipo é o calor que permite passar pela estrutura. As claraboias são utilizadas no lugar dos domos sempre que for possível. Possuem a mesma função, a diferença fica que a segunda é sombreada, e se projetada corretamente, permitem uma melhor distribuição da luz ao longo do ano. Para identificar a melhor orientação desta estrutura, servem as mesmas abordadas nas janelas. A desvantagem das claraboias é que não permitem enxergar o céu, então dependendo que quer no projeto, verifique as duas tipologias apresentadas. 106UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental CONSIDERAÇÕES FINAIS A importância de se projetar locais capazes de aproveitar a luz natural vai muito além da economia de energia com a iluminação artificial. Permanecer em ambientes que recebem pouca ou nenhuma luz solar pode ser prejudicial à saúde. O corpo humano é “programado” para uma melhor ativação no meio da luz natural. Para isso, para aproveitar o máximo deste meio, deve tomar conhecimento de todas as alternativas na fase de projeto. Sempre se atentar ao clima, a quantidade de luz, orientação, quantidade de horas que são fornecidas, etc. 107UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental LEITURA COMPLEMENTAR Normativas brasileiras da iluminação natural No Brasil, as normas brasileiras que podem ser aplicáveis ao projeto de iluminação são: ● NBR 5461:1991 - Iluminação: terminologia ● NBR 5413:1992 - Iluminância de interiores: procedimento ● NBR 5382:1985 - Verificação de iluminância de interiores: procedimento ● NBR:15215:2004 - Iluminação natural - Parte 1: conceitos básicos e definições ● NBR:15215:2004 - Iluminação natural - Parte 2: procedimentos de cálculo para a estimativa da disponibilidade de luz natural ● NBR:15215:2004 - Iluminação natural - Parte 3: procedimento de cálculo para a determinação da iluminação natural em ambientes internos ● NBR:15215:2004 - Iluminação natural - Parte 4: verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações - método de medição Das normas, a NBR 15215 é a mais atual e melhor discriminada. A parte 01 complementa os conceitos que a NBR 5461 traz. A parte 02 estabelece procedimentos estimativos de cálculoda disponibilidade de luz natural em planos verticais e horizontais no exterior para condições de céu claro, encoberto ou parcialmente encoberto. A parte 03 estabelece procedimentos de cálculo para estimar a disponibilidade de iluminação natural no interior. A parte 4 apresenta os métodos de verificação experimental. 108UNIDADE IV Recursos do Conforto Ambiental MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO Título: Conforto ambiental- iluminação, cores, ergonomia, paisagismo e critériso para projetos Autor: Antonio Carlos da Fonseca Bragança Pinheiro Editora: Eixos Sinopse: Em suas páginas, o autor aborda elementos essenciais e variáveis do conforto. Apresenta ainda a teoria das cores e a sua relação com a segurança do trabalho. É importante o aluno se atentar as variáveis que o autor traz, sendo de fácil leitura e compreensão. FILME/VÍDEO Título: Abstract - Série Netflix Ano: 2017. Sinopse: A série é formada por vários episódios específicos com um profissional. Entre eles, podemos citar um arquiteto, design, design de interiores. Eles mostram como desenvolveram produtos e quais seus objetivos de projeto. Essa série amplia a nossa visão de mundo e das coisas. 109 REFERÊNCIAS ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12179: Tratamento Acústico em Recintos Fechados. Rio de Janeiro: ABNT, 1992. ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10152: Níveis de ruído para conforto acústico. Rio de Janeiro: ABNT, 2000. ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS). NBR-15220 2:2005. Desempenho térmico de edificações. Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificação. Desempenho térmico de edificações. Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. ANDRADE, J. M. F. M de. 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Que por meio destas páginas, caro leitor, você tenha adquirido novas expressões e conceitos sobre esse nosso universo. Fico na expectativa de ter feito você compreender as diferenças entre os tipos de confortos e suas principais peculiaridades. Além disso, quero que depois de todo o conhecimento adquirido, ao observar a paisagem e construções, note a influência desses aspectos. Espero que você, aluno(a), tenha compreendido a importância dessas áreas para a formação do arquiteto e urbanista e que tenha despertado o pesquisador que existe dentro de você. +55 (44) 3045 9898 Rua Getúlio Vargas, 333 - Centro CEP 87.702-200 - Paranavaí - PR www.unifatecie.edu.br