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Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 Autor: Moema Machado 25 de Março de 2022 12190866731 - Vinícius Felix 1 244 1 – Introdução ...................................................................................................................3 2 - O Organismo Humano e a Termorregulação .................................................................8 3 - Variáveis de Conforto Térmico ................................................................................... 12 4 - Índices de Conforto Térmico ....................................................................................... 14 5 - Trocas Térmicas ........................................................................................................ 17 6 - Propriedades Térmicas dos Elementos Construtivos ................................................... 24 7 - Noções de Clima ......................................................................................................... 47 7.1 - Fatores Climáticos Globais ..................................................................................................... 51 7.2 - Fatores Climáticos Locais ........................................................................................................ 58 7.3 - Elementos Climáticos .............................................................................................................. 62 7.4 - Classificação dos Climas ......................................................................................................... 66 8 – Arquitetura, Desenho Urbano e Clima ....................................................................... 71 9 - Geometria Solar ......................................................................................................... 90 9.1– Movimentos da Terra.............................................................................................................. 91 9.2 - Posição do Sol no Céu ............................................................................................................. 94 9.3 - Norte Geográfico x Norte Magnético ..................................................................................... 95 9.4 – Carta Solar ............................................................................................................................. 95 9.5 - Aplicações práticas da carta solar ........................................................................................103 9.6 - Transferidor de ângulos ou transferidor auxiliar..................................................................114 9.7 - Proteções solares ..................................................................................................................120 10 - Ventilação Natural .................................................................................................. 157 10.1 - Funções da ventilação natural ............................................................................................157 10.2 - Ventilação a nível de edifício (meio externo) .....................................................................161 10.3 - Influência do tamanho e da forma do edifício na formação da zona de baixa pressão ou sucção ...........................................................................................................................................173 10.4 - Vegetação e ventilação ......................................................................................................174 10.5 - Ventilação a nível do edifício (meio interno) ......................................................................180 10.6 - Ventilação cruzada .............................................................................................................182 10.7 - Tipologia das aberturas ......................................................................................................194 10.8 - Ventilação por efeito chaminé ............................................................................................196 11 - NBR 15.220-1 .......................................................................................................... 198 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 2 244 12 - NBR 15.220-2 .......................................................................................................... 203 13 - NBR 15.220-3 .......................................................................................................... 211 14 - Bibliografia ............................................................................................................. 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 3 244 Oi!!!!! Vamos a mais uma aula!!! Vamos que vamos! A aula está enorme, bastante densa. Mas, não se assustem, pois, as bancas elaboram questões simples. Porém, eu preciso passar toda a teoria nessa aula, até para atender aos alunos que estejam em diversos níveis. Em determinados momentos, precisarei dar a visão de vários autores sobre o mesmo tópico, quer porque divergem em alguns casos, quer para elucidar melhor o tópico. Essa aula está só com teoria e a próxima, só com exercícios. 1 – INTRODUÇÃO Em primeiro lugar, o que é Conforto Ambiental? Conforto Ambiental é um conjunto de condições ambientais que permitem ao ser humano sentir bem-estar térmico, visual, acústico e antropométrico, além de garantir a qualidade do ar e o conforto olfativo. (Lamberts, p. 43) Ou seja, é bem amplo e subjetivo e na realidade, não dá para se medir conforto, mas, sim, desconforto. Fonte: Ogyay – Design with Climate Nesta aula, vamos tratar do Conforto Térmico, o qual, segundo a ASHRAE Standard 55 ((AMERICAN SOCIETY OF HEATING, REFRIGERATING AND AIRCONDITIONING ENGINEERS, 2004) é “O estado de espírito que expressa satisfação com o ambiente térmico”. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 4 244 Segundo a NBR 15220-1, conforto térmico é a “satisfação psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do ambiente.” Segundo Frota e Schiffer: “A Arquitetura deve servir ao homem e ao seu conforto, o que abrange o seu conforto térmico. O homem tem melhores condições de vida e de saúde quando seu organismo pode funcionar sem ser submetido a fadiga ou estresse, inclusive térmico. A Arquitetura, como uma de suas funções, deve oferecer condições térmicas compatíveis ao conforto térmico humano no interior dos edifícios, sejam quais forem as condições climáticas externas.” Conforto térmico é uma sensação humana fortemente relacionada à subjetividade e depende, principalmente, de fatores físicos, fisiológicos e psicológicos. Os fatores físicos são aqueles que determinam as trocas de calor do corpo com o meio; já os fatores fisiológicos referem-se às alterações na resposta fisiológica do organismo, resultantes da exposição contínua a determinada condição térmica (aclimatação humana); e finalmente, os fatores psicológicos, que são os que se relacionam às diferenças na percepção e na resposta aos estímulos sensoriais, frutos da experiência passada e da expectativa do indivíduo. E qual é a importância do conforto térmico? A satisfação do homem ou seu bem-estar em se sentir termicamente confortável; A performance humana, há estudos que mostram uma clara tendência a redução na performance humana quando existe desconforto térmico causado por calor ou frio em excesso. As atividades intelectuais, manuais e perceptivas, geralmente apresentam um melhor rendimento quando realizadas em conforto térmico. A conservação de energia, no quediz respeito à redução do consumo de energia na edificação. O conforto térmico é de fundamental importância para a satisfação do usuário, e quando um edifício não proporciona conforto em seu interior, influencia diretamente no consumo energético, considerando que os ocupantes tendem a tomar medidas para torná-lo confortável, por exemplo, o uso de ar-condicionado (ROAF, CRICHTON e NICOL, 2009). Logo, nesta aula, além de tratarmos sobre conforto térmico, trataremos de desempenho térmico. Normas brasileiras de desempenho térmico: ABNT NBR 15220-1 – Desempenho térmico de edificações – Parte 1: Definições, símbolos e unidades. Objetivo: Estabelece as definições e os correspondentes símbolos e unidades de termos relacionados com o desempenho térmico de edificações. ABNT NBR 15220-2 – 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 edificações. Objetivo: Estabelece procedimentos para o cálculo das propriedades térmicas – resistência, transmitância e capacidade térmica, atraso térmico e fator de calor solar – de elementos e componentes de edificações. ABNT NBR 15220-3 – Desempenho térmico de edificações – Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 5 244 Objetivo: Estabelece um zoneamento bioclimático brasileiro abrangendo um conjunto de recomendações e estratégias construtivas destinadas às habitações unifamiliares de interesse social e estabelece recomendações e diretrizes construtivas, sem caráter normativo, para adequação climática de habitações unifamiliares de interesse social, com até três pavimentos. ABNT NBR 15575-1 – Edificações habitacionais — Desempenho – Parte 1: Requisitos gerais. Objetivo: Estabelece os requisitos e critérios de desempenho aplicáveis às edificações habitacionais, como um todo integrado, bem como a serem avaliados de forma isolada para um ou mais sistemas específicos. Normas internacionais de Conforto térmico e Estresse térmico: ISSO 7730 – 2005 – Ambientes térmicos moderados – determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto térmico. Objetivo: avaliação de ambientes térmicos moderados. ISSO/DIS 7726/98 – Ambientes térmicos – instrumentos e métodos para a medição dos parâmetros físicos. Objetivo: definir padrões e orientar as medições dos parâmetros físicos de ambientes térmicos, tanto para ambientes moderados, análise de conforto térmico, como ambientes extremos e análises de stress térmico. ASHRAE STANDARD 55/2013 – norma americana (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) que especifica as condições ambientais térmicas aceitáveis em espaços internos, e se diferencia da ISSO 7730 (2005) nos métodos de avaliação de conforto térmico e limites por eles estipulados. As pesquisas normalmente utilizadas nos estudos de conforto térmico são: realizadas em câmaras climatizadas, chamadas de modelo estático, onde as variáveis ambientais e pessoais são manipuladas. realizadas em estudos de campo, conhecida como modelo adaptativo, realizadas em situação real, onde o pesquisador não interfere de maneira nenhuma sobre as variáveis. Ambas resultam de duas abordagens diferentes: a estática, representa uma linha analítica, ou racional, da avaliação das sensações térmicas humanas e considera o homem como um simples receptor passivo do ambiente térmico. a adaptativa, considera o homem como um agente ativo, que interage com o ambiente em resposta às suas sensações e preferências térmicas. Outro conceito importante é o de Neutralidade Térmica. Segundo o pesquisador dinamarquês Ole Fanger (1970), neutralidade térmica é “A condição na qual uma pessoa não prefira sentir nem mais calor nem mais frio no ambiente a seu redor”. De acordo com Shin-Iche Tanabe (1984), “Neutralidade Térmica é a condição da mente que expressa satisfação com a temperatura do corpo como um todo”. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 6 244 Conforme a NBR 15.220-1, neutralidade térmica é o “estado físico no qual a densidade do fluxo de calor entre o corpo humano e o ambiente é igual à taxa metabólica do corpo, sendo mantida constante a temperatura do corpo.” Lamberts explica melhor: “Analisando-se dentro de uma ótica física dos mecanismos de trocas de calor, sugere-se uma definição para neutralidade térmica como sendo “O estado físico no qual todo o calor gerado pelo organismo através do metabolismo seja trocado em igual proporção com o ambiente ao seu redor, não havendo nem acúmulo de calor e nem perda excessiva do mesmo, mantendo a temperatura corporal constante”. Como o corpo humano é um sistema termodinâmico, que produz calor e interage continuamente com o ambiente para alcançar o balanço térmico, existe uma constante troca de calor entre o corpo e o meio. Tal troca é regida pelas leis da física, e influenciada pelos mecanismos de adaptação fisiológica, condições ambientais e fatores individuais. A sensação de conforto térmico está diretamente relacionada ao esforço realizado pelo organismo para manter o balanço térmico e assim sendo, se faz necessário conhecer a termorregulação humana e o balanço térmico do corpo humano. Considerando essas definições, pode-se dizer que a neutralidade térmica é uma condição necessária, mas não suficiente, para que uma pessoa esteja em conforto térmico. Fonte: UFSC – Apostila de Conforto e Stress Térmico – Roberto Lamberts Além de ser necessário conhecer os mecanismos de termorregulação humana, se faz mister conhecer as principais variáveis climáticas de conforto térmico que são temperatura, umidade e velocidade do ar e radiação solar incidente, além do conhecimento das características e do comportamento térmico dos materiais. Segundo Frota e Schiffer, “O conhecimento do clima, aliado ao dos mecanismos de trocas de calor e do comportamento térmico dos materiais, permite uma consciente intervenção da arquitetura, Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 7 244 incorporando os dados relativos ao meio ambiente externo de modo a aproveitar o que o clima apresenta de agradável e amenizar seus aspectos negativos.” A racionalização do uso da energia apresenta estreitos laços com a adequação da arquitetura ao clima, evitando ou reduzindo os sistemas de condicionamento artificial de ar, quer com a finalidade de refrigerar, quer com a de aquecer os ambientes. Fonte: Ogyay – Design with Climate Segundo Olgyay, a expressão arquitetônica deve ser precedida pelo estudo das variáveis climáticas, da biologia e da tecnologia. Clima Biologia Tecnologia Arquitetura Os quatros passos: 1. Clima: os dados climáticos da região específica devem ser analisados com as características anuais de seus elementos constituintes, tais como temperatura, umidade relativa, radiação e efeito dos ventos, assim como os microclimas. O microclima é o que se verifica em um ponto restrito (cidade, bairro, rua, em torno da edificação, etc.), e é afetado, principalmente, pela topografia, superfície do solo e pela intervenção humana (na construção de espaços internos e externos). 2. Biologia: baseada nas sensações humanas. 3. Tecnologia: após a indicação dos requisitos, são definidas as soluções tecnológicas para se minimizar o indesejável e aproveitar as condições favoráveis, tudo no momento certo e na quantidade adequada. O abrigo equilibrado deve levar em conta: Moema Machado Aula 06Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 8 244 a. A escolha do terreno. b. A orientação solar. c. O cálculo de sombras e dispositivos de sombreamento. d. As formas das casas e formas das edificações. e. Os movimentos do ar. f. O equilíbrio da temperatura interior. 4. Arquitetura: aplicação dos três passos acima, de forma equilibrada em função da importância dos diferentes elementos. Dito isso, estudaremos também a Geometria da Insolação, para uma melhor orientação das aberturas e cálculo de suas proteções solares, como brise-soleil, itens indispensáveis para promover os controles térmicos naturais. Também veremos princípios bioclimáticos para o desenho urbano, uma vez que a eficácia do desempenho das edificações está diretamente condicionada ao traçado das ruas, à presença de vegetação, ao tamanho e disposição dos edifícios circunvizinhos, etc. Bibliografia utilizada para essa aula: Design with Climate, Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism – Victor Olgyay; Sol, Vento & Luz estratégias para o projeto de arquitetura – G. Z. Brown e Mark Dekay; Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano – Marta Adriana Bustos Romero; Manual de Conforto Térmico – Anésia Barros Frota e Sueli Ramos Schiffer; Energia na Edificação estratégia para minimizar seu consumo – Lúcia R. de Mascaró; Eficiência Energética na Arquitetura – Roberto Lamberts, Luciano Dutra e Fernando Pereira; Edifício Ambiental – vários autores, organizadores Joana Carla Soares Gonçalves e Klaus Bode. 2 - O ORGANISMO HUMANO E A TERMORREGULAÇÃO O homem é um animal homeotérmico, ou seja, a temperatura interna do organismo tende a permanecer constante independente das condições do clima. Para tanto, sempre há trocas térmicas entre o corpo humano e o meio, as quais ocorrem por meio de condução, convecção, radiação, evaporação e respiração. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 9 244 O organismo humano é mantido a uma temperatura interna sensivelmente constante. Essa temperatura é da ordem de 37°C, com limites muito estreitos — entre 36,1 e 37,2°C —, sendo 32°C o limite inferior e 42°C o limite superior para sobrevivência, em estado de enfermidade. Segundo Frota e Schiffer, o organismo dos homeotérmicos pode ser comparado a uma máquina térmica — sua energia é conseguida através de fenômenos térmicos. A energia térmica produzida pelo organismo humano advém de reações químicas internas, sendo a mais importante a combinação do carbono, introduzido no organismo sob a forma de alimentos, com o oxigênio, extraído do ar pela respiração. (metabolismo). Cerca de 20% dessa energia produzida internamente é transformada em potencialidade de trabalho, e o restante se transforma em calor e deve ser dissipado. Tanto o calor produzido quanto o dissipado dependem da atividade que o indivíduo desenvolve. O organismo humano experimenta sensação de conforto térmico quando perde para o ambiente, sem recorrer a nenhum mecanismo de termorregulação. Os mecanismos termorreguladores são ativados quando as condições térmicas do meio ultrapassam certas faixas e têm como objetivo: No frio, evitar perdas térmicas e/ou aumentar a produção interna de calor. A redução de trocas térmicas entre o indivíduo e o ambiente se faz através do aumento da resistência térmica da pele, primeiro por meio da vasoconstrição e, depois, pelo arrepio. Se o frio ainda for agressivo, haverá o aumento do metabolismo entre 30% a 100%, que pode se manifestar pelo tremor dos músculos. Assim, o calor produzido internamente compensará as perdas do organismo para o meio. A partir daí o homem lança mão de mecanismos instintivos e culturais e de suas habilidades. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 10 244 No calor, incrementar as perdas térmicas e reduzir as combustões internas. Primeiro, por vasodilatação, depois pelo suor e, por fim, pela redução automática do metabolismo (afeta Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 11 244 o comportamento, sono, prostação, redução da capacidade de trabalho) e de mecanismos instintivos e culturais. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 12 244 3 - VARIÁVEIS DE CONFORTO TÉRMICO Segundo Lamberts, as variáveis climáticas que influenciam no conforto térmico e podem ser medidas diretamente são a temperatura do ar, a temperatura radiante, a umidade relativa e a velocidade do ar. Além dessas variáveis, a atividade física e a vestimenta também tem papeis importantes. Quanto maior a atividade física, maior será o calor gerado por metabolismo. Portanto, é importante considerar a atividade que será desenvolvida dentro do ambiente para se poder atender às necessidades de conforto térmico. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 13 244 A resistência térmica da vestimenta também é de grande importância na sensação de conforto térmico do homem. Essa variável é medida em “clo” (do inglês clothing), sendo que 1 clo representa uma resistência térmica de 0,155 m² ℃/W e equivale a resistência de um terno completo. A pele troca calor por condução, convecção e radiação com a roupa, que por sua vez troca calor com o ar por convecção e com outras superfícies por radiação. Quanto maior a resistência térmica da roupa, menor as trocas de calor. Em climas quentes e secos, as roupas longas fazem com que o suor fique entre a pele e a roupa, propiciando um microclima mais ameno e diminuindo as perdas líquidas do corpo. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 14 244 4 - ÍNDICES DE CONFORTO TÉRMICO Como pode ser visto, as condições de conforto térmico são função da atividade desenvolvida pelo indivíduo, da sua vestimenta e das variáveis do ambiente que proporcionam as trocas de calor entre o corpo e o ambiente. Além disso, devem ser consideradas outras variáveis como sexo, idade, biotipo, hábitos alimentares etc. Os índices de conforto térmico procuram englobar, num parâmetro, o efeito conjunto dessas variáveis. E, em geral, esses índices são desenvolvidos fixando um tipo de atividade e a vestimenta utilizada pelo indivíduo para, depois, relacionar as variáveis do ambiente e reunir, sob a forma de cartas ou nomogramas, as diversas condições ambientais que proporcionam respostas. Classificação dos índices de conforto: índices biofísicos — que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente, correlacionando os elementos do conforto com as trocas de calor que dão origem a esses elementos; índices fisiológicos — que se baseiam nas reações fisiológicas originadas por condições conhecidas de temperatura seca do ar, temperatura radiante média, umidade do ar e velocidade do ar; índices subjetivos — que se baseiam nas sensações subjetivas de conforto experimentadas em condições em que os elementos de conforto térmico variam. A escolha deverá ser feita de acordo com a importância de cada critério, conforme o caso. Há vários índices de conforto térmico e vamos tratar só de alguns aqui. A Carta Bioclimática de Olgyay A Carta Bioclimática de Olgyay (44) — índice biofísico — foi desenvolvida a partir de estudos acerca de efeitos do clima sobre o homem, quer ele esteja abrigado,quer não, de zonas de conforto e de relações entre elementos de clima e conforto. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 15 244 Foi construída tendo como ordenada a temperatura de bulbo seco e como abscissa a umidade relativa do ar. Fonte: Koenigsberger. Acima, Carta Bioclimática para habitantes de regiões de clima quente, em trabalho leve, vestindo 1 “clo”, que corresponde a uma vestimenta leve, cuja resistência térmica equivale a 0,15°C m2/W. Na região central da Carta está delimitada a zona de conforto. As condições de temperatura seca e de umidade relativa do ar podem ser determinadas sobre a Carta. Se os pontos determinados por essas variáveis se localizarem na zona de conforto, as condições apresentadas serão consideradas como de conforto. Se caírem fora da zona de conforto, há necessidade de serem tomadas medidas corretivas. Se o ponto cair acima da zona de conforto, será necessário recorrer-se ao efeito do movimento do ar. Se a temperatura seca do ar é elevada, mas a umidade é baixa, o movimento do ar pouco favorece. Quanto à região abaixo do limite inferior da zona de conforto, as linhas representam a radiação necessária para atingir a zona de conforto, quer em termos de radiação solar, quer em termos de aquecimento do ambiente. A seguir, a carta bioclimática usada por Ogyay, para explicar o seu uso, no livro: Design and Cimate. (a temperatura está em ºF). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 16 244 Bem interessante e fácil de visualizar, não é? Seguem alguns exemplos de como usá-la, retirados do livro: Nenhuma medida corretiva precisa ser implementada se o ponto cair na zona de conforto. (x= umidade relativa do ar e y= temperatura do bulbo seco) Para a temperatura de 75ºF e umidade relativa do ar de 70%, precisa-se de ventos de 280 fpm. Para temperaturas de 50ºF e umidade relativa do ar de 56%, precisa-se de 260 Btu/h de radiação solar. Para temperaturas de 87ºF e umidade relativa do ar de 30%, são 2 medidas necessárias: vento de 300 fpm e esfriamento por evaporação de forma que sejam adicionadas 8 g de umidade /lb de ar. Voto Médio Predito (PMV) Fanger (1972) derivou uma equação geral de conforto para calcular a combinação das variáveis ambientais incluindo temperatura radiante média, velocidade do ar, umidade relativa, temperatura do ar, atividade física e vestimenta. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 17 244 Através de trabalho experimental, avaliou pessoas de diferentes nacionalidades, idades e sexos obtendo o Voto Médio Predito (PMV do inglês predicted mean vote) para determinadas condições ambientais. O PMV consiste em um valor numérico que traduz a sensibilidade humana ao frio e ao calor. O PMV para conforto térmico é zero, para o frio é negativo e para o calor é positivo. A partir daí, foi implementado o PPD (Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas), o qual é recomendado que seja menor que 10%, conforme a Norma ISO 7730/2005, o que resulta em uma faixa de: -0,5 < PMV < +0,5 Os cálculos do PMV e do PPD podem parecer bem complexos, mas consegue-se obter esses valores facilmente através do programa Analysis-CST. 5 - TROCAS TÉRMICAS Para entendermos o comportamento térmico das edificações e como se dá o equilíbrio do homem com o meio é necessária a compreensão dos fenômenos de trocas térmicas. Frota e Schiffer, dividem os fenômenos em trocas térmicas secas e trocas térmicas úmidas. As trocas térmicas secas são a condução, convecção e radiação e as úmidas, evaporação e condensação. Corpos que estejam a temperaturas diferentes trocam calor, os mais “quentes” perdendo e os mais “frios” ganhando, sendo que o calor envolvido é denominado calor sensível. No âmbito do conforto termo-higrométrico, o elemento que proporciona as trocas térmicas por mudança de estado de agregação — sem mudança de temperatura — é a água, e apenas nos casos de passar do estado líquido para o estado de vapor e do estado de vapor para o estado líquido. O calor envolvido nestes mecanismos de troca é denominado calor latente. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 18 244 Fonte: Equilíbrio térmico do homem – adaptado de Guyton (1077) Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano - Romero Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 19 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 20 244 Fonte: Energia na Edificação – Lúcia Mascaró. Fonte: Energia na Edificação – Lúcia Mascaró. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 21 244 Condução Troca de calor entre dois corpos que se tocam ou mesmo partes do corpo que estejam a temperaturas diferentes. O coeficiente de condutibilidade térmica do material — λ — é definido como sendo “o fluxo de calor que passa, na unidade de tempo, através da unidade de área de uma parede com espessura unitária e dimensões suficientemente grandes para que fique eliminada a influência de contorno, quando se estabelece, entre os parâmetros dessa parede, uma diferença de temperatura unitária” —Gomes. Este coeficiente depende de: • densidade do material — a matéria é sempre muito mais condutora que o ar contido em seus poros; • natureza química do material — os materiais amorfos são geralmente menos condutores que os cristalinos; • a umidade do material — a água é mais condutora que o ar. O coeficiente λ varia com a temperatura, porém, para as faixas de temperatura correntes na construção, pode ser considerado com uma característica de cada material. Convecção Troca de calor entre dois corpos, sendo um deles sólido e o outro um fluido (líquido ou gás). As trocas de calor por convecção são ativadas pela velocidade do ar, quando se trata de superfícies verticais. Nesse caso, mesmo que o movimento do ar advenha de causas naturais, como o vento, o mecanismo de troca entre a superfície e o ar passa a ser considerado convecção forçada. No caso de superfície horizontal, o sentido do fluxo desempenha importante papel. Quando o fluxo é ascendente, há coincidência do sentido do fluxo com o natural deslocamento ascendente das massas de ar aquecidas, enquanto no caso de fluxo descendente, o ar, aquecido pelo contato com a superfície, encontra nela mesma uma barreira para sua ascensão, dificultando a convecção — seu deslocamento e sua substituição por nova camada de ar à temperatura inferior à sua. Segundo Lúcia Mascaró, o calor pode ser transmitido por um fluido em movimento como o ar, por exemplo. Em um espaço onde as paredes não são adequadas do ponto de vista térmico, o ar, em contato com a parede exterior, ganha calor na estação quente e o perde na estação fria. No inverno, pode-se perder calor por convecção quando o ar quente de um interior sobe e encontra frestas, infiltrando-se para o exterior. Radiação Mecanismo de troca de calor entre dois corpos — que guardam entre si uma distância qualquer — através de sua capacidade de emitir e de absorver energia térmica. Esse mecanismo de troca é consequência da natureza eletromagnética da energia, que ao ser absorvida, provoca efeitos Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br12190866731 - Vinícius Felix 22 244 térmicos, o que permite sua transmissão sem necessidade de meio para propagação, ocorrendo mesmo no vácuo. Segundo Lúcia Mascaró, qualquer objeto pode radiar calor da mesma forma que o sol. Em um local onde as paredes, coberturas e aberturas não estão devidamente desenhadas e protegidas, facilmente se ganha ou se perde calor (no verão ou inverno, respectivamente) do interior para o exterior. Uma pessoa ao ar livre está submetida a dois tipos de radiação: a) radiação visível e infravermelha de onda curta, chamada radiação solar porque se origina do sol; b) radiação infravermelha de onda longa, chamada de radiação térmica, resultante da diferença de temperatura entre a superfície da pessoa e a dos objetos que a rodeiam, tais como a terra e os edifícios. Evaporação Troca térmica úmida proveniente da mudança do estado líquido para o estado gasoso. Para ser evaporada, passando para o estado de vapor, a água necessita de um certo dispêndio de energia. Para evaporar um litro de água são necessários cerca de 700 J. A velocidade de evaporação é função do estado higrométrico (umidade) do ar e de sua velocidade. A uma determinada temperatura, o ar tem capacidade de conter apenas uma certa quantidade de vapor d’água, inferior ou igual a um máximo denominado peso do vapor saturante. Portanto, o grau higrométrico (umidade relativa) é a relação entre o peso de vapor d’água contido no ar, a uma certa temperatura, e o peso de vapor saturante do ar à mesma temperatura. Condensação Troca térmica úmida decorrente da mudança do estado gasoso do vapor d’água contido no ar para o estado líquido. Quando o grau higrométrico do ar se eleva a 100%, a temperatura em que ele se encontra é denominada ponto de orvalho e, a partir daí o excesso de vapor d’água contido no ar se condensa, ou seja, passa para o estado líquido. Se o ar, saturado de vapor d’água, entra em contato com uma superfície cuja temperatura está abaixo da do seu ponto de orvalho, o excesso de vapor se condensa sobre a superfície, no caso de esta ser impermeável — condensação superficial —, ou pode condensar-se no interior da parede, caso haja porosidade. A condensação superficial passageira em cozinhas e banheiros, nos horários de uso mais intenso, é considerada normal. Um meio para evitar a condensação superficial consiste na eliminação do vapor d’água pela ventilação. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 23 244 Fonte: Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano – Romero. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 24 244 6 - PROPRIEDADES TÉRMICAS DOS ELEMENTOS CONSTRUTIVOS Os materiais e elementos construtivos se comportam termicamente em função de suas propriedades térmicas. A NBR 15.220-2 exemplifica os cálculos de resistência térmica de materiais homogêneos e heterogêneos, capacidade térmica, transmitância térmica, fator solar e atraso térmico. O Sol, importante fonte de calor, incide sobre o edifício representando sempre um certo ganho de calor, que será função da intensidade da radiação incidente e das características térmicas dos paramentos do edifício. Os elementos da edificação, quando expostos aos raios solares, diretos ou difusos, ambos radiação de alta temperatura, podem ser classificados como opacos ou transparentes. Fechamentos opacos A transmissão de calor ocorre quando há diferença de temperatura entre suas superfícies externas e internas. O sentido do fluxo de calor é sempre da superfície mais quente para a mais fria. Exemplo: no verão, geralmente, a superfície externa está mais quente que a interna, fazendo com que haja troca de calor entre as duas e que o ar quente entre para o interior da edificação. Fonte: Manual do Conforto Térmico – Frota e Schiffer. Materiais como a cortiça, o isopor, a lã de vidro, o concreto celular, entre outros, são isolantes térmicos. Esses materiais possuem baixas densidades, ou seja, são bastante porosos. Como há ar Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 25 244 parado nesses poros, e o ar tem baixa condutividade térmica, isso faz com que o fluxo de calor seja reduzido. Outra característica importante dos fechamentos é sua inércia térmica! À inércia térmica estão associados dois fenômenos de grande significado para o comportamento térmico do edifício: o amortecimento e o atraso da onda de calor, devido ao aquecimento ou ao resfriamento dos materiais. A inércia térmica depende das características térmicas da envolvente e dos componentes construtivos internos. Quando, por exemplo, a temperatura exterior, suposta inicialmente igual à temperatura interior, se eleva, um certo fluxo de calor penetra na parede. Esse fluxo não atravessa a parede imediatamente, antes aquecendo-a internamente. O atraso e o amortecimento, juntos, compõem a inércia térmica, a qual é função da densidade, da condutibilidade e da capacidade calorífica da parede. A capacidade calorífica da parede é expressa através do fator denominado calor específico, que se mede pela quantidade de calor necessária para fazer elevar de uma unidade de temperatura, a sua unidade de massa (J/kg°C). Uma parede apresenta maior ou menor inércia segundo seu peso e sua espessura. Mas os revestimentos desempenham importante papel, pois revestimentos isolantes reduzem as trocas de calor com a parede e reduzem sua inércia. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 26 244 Como podemos perceber na ilustração do livro “Eficiência Energética na Arquitetura”, o calor só atinge o interior à noite, devido ao amortecimento e atraso promovido pela sua envoltória. Essa estratégia é recomendada em climas frios ou quentes e secos, os quais se caracterizam por grandes amplitudes térmicas diárias, fazendo muito calor durante o dia e muito frio à noite. Nos climas quentes secos, deve ser conjugada com a ventilação noturna. De acordo com Brown e Decay (livro Sol, Vento & Luz), o esfriamento de uma edificação através da ventilação noturna de massas térmicas depende de um processo em duas etapas: 1. Durante o dia, quando a temperatura está elevada demais para a ventilação, as aberturas são fechadas e o calor excessivo é armazenado na massa da edificação. 2. À noite, quando a temperatura está mais baixa, permite-se que o ar externo circule pela edificação para remover o calor armazenado na massa. Para que isso ocorra, deverá haver massa suficiente para armazenar o calor e amplas aberturas para a ventilação noturna, pode remover o calor armazenado. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 27 244 Fonte: Livro “Eficiência Energética na Arquitetura”. Em climas quentes e úmidos, não é recomendada, pois, à noite, a temperatura cai muito pouco, não se justificando guardar calor para que chegue ao interior da edificação à noite. Outro fator importante e muito cobrado nas provas, é a cor da superfície externa! A pintura externa das construções em climas quentes deve ser preferivelmente de cores claras, pois essas refletirão mais a radiação solar e, portanto, menos calor atravessará os vedos. Segundo Romero, a radiação solar pode ser absorvida e refletida pelas superfícies opacas sobre as quais incide, sendo o fluxo incidente igual à soma dos fluxos absorvidos e refletidos. A quantidade de energia absorvida e refletida depende da cor e das característicasda superfície. A areia, por exemplo, é um grande absorvedor da energia solar, enquanto a neve constitui um bom refletor dela. Fechamentos transparentes ou translúcidos As principais trocas térmicas em uma edificação acontecem, geralmente, nesses fechamentos, que compreendem janelas, claraboias e qualquer outro elemento na arquitetura. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 28 244 Nos fechamentos transparentes podem ocorrer os 3 tipos básicos de trocas térmicas: condução, convecção e radiação. O que diferencia dos fechamentos opacos é que na radiação, uma parte é transmitida, diretamente, para o interior, a qual vai depender da transmitividade do vidro (𝜏). Fonte: Manual do Conforto Térmico – Frota e Schiffer. Proteção solar de paredes opacas O controle da insolação através de elementos de proteção solar — quebra-sol (“brise-soleil”) — representa um importante dispositivo para o projeto do ambiente térmico. O quebra-sol pode ser utilizado tanto para a proteção de paredes transparentes ou translúcidas como para o caso de paredes opacas leves. A presença de uma placa quebra-sol (“brise-soleil”) diante de uma parede opaca vai ocasionar uma série de mecanismos de trocas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 29 244 Fonte: Manual do Conforto Térmico – Frota e Schiffer. Sendo 𝛼* denominado fator fictício de absorção da radiação solar de uma parede opaca protegida por quebra-sol, seu valor irá variar de acordo com a sua orientação, suas características geométricas, seu material, a latitude do local, a época do ano, etc. Segundo Croiset, 𝛼 * pode, a partir de alguns casos estudados, assumir os seguintes valores: a) quebra-sol contínuo, vertical, diante de parede vertical, a 30 cm, sem características especiais do material e acabamentos: 0,20 a 0,25 b) quebra-sol contínuo, vertical, diante de parede vertical, a 30 cm, com R ≅ 0,6 m2°C/W, face externa branca e face interna pouco emissiva: 0,15 a 0,10 c) quebra-sol de lâminas verticais colocado diante de parede vertical: variável d) beirais e quebra-sol de lâminas horizontais: variável e) cobertura com sombreamento de um quebra-sol contínuo, a 30 cm: 0,15 a 0,20 f) cobertura com sombreamento de quebra-sol contínuo, a 30 cm, face externa clara, face interna pouco emissiva, material isolante: 0,05 Segundo Frota e Schiffer: O quebra-sol de lâminas verticais colocado diante de uma parede vertical proporcionará 𝛼 * com valores sempre mais elevados que os contínuos, devido às diversas reflexões dos raios solares incidentes sobre as placas. O beiral deve ser analisado sob o ponto de vista de sua eficiência geométrica. Fatores como absorção, isolação e emissividade têm menor importância. A continuidade da Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 30 244 proteção horizontal impede a ventilação da camada de ar próxima à parede, tornando a proteção menos eficiente. Se os beirais são constituídos por várias lâminas horizontais, a ventilação e o desvio dos raios refletidos proporcionam maior eficiência e o fator 𝛼 * pode variar entre 0,20 e 0,50, segundo a parede seja clara ou escura e, no caso de construção térrea, o solo seja pouco ou muito refletor. No caso de sombreamento de cobertura, a transmissão térmica se dá à semelhança da proteção de paredes verticais, sendo que a ventilação entre a cobertura e a placa de proteção pode produzir melhores efeitos. Proteção solar de paredes transparentes ou translúcidas Pode ser feita através de dispositivos externos ou internos ou conforme o caso, entre vidros. A proteção externa é mais eficiente, pois barra a radiação solar incidente antes de ela atingir a parede, evitando o efeito estufa. Vamos explicar melhor. No espectro solar, há 2 regiões de grande importância para o estudo do comportamento dos fechamentos transparentes: a região de onda curta (OC) e a de onda longa (OL). As ondas curtas se subdividem em visíveis e infravermelhas e as ondas longas são radiações infravermelhas emitidas por corpos aquecidos. Os vidros simples, de mais baixo custo e disponibilidade no mercado, são altamente transparentes a ondas curtas e absorventes a ondas longas. Também são pouco reflexivos, em ambas as regiões do espectro (ondas curtas e longas). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 31 244 Isso se traduz em boa visibilidade, porém alta transmitividade do calor solar para o interior. A alta absortividade à onda longa causa o fenômeno conhecido como efeito estufa, ou seja, uma vez transmitido para dentro, o calor encontra dificuldades em sair pelo vidro, acumulando-se em seu interior. Já as películas e os vidros absorventes, diminuem a transmissão de onda curta, porém afetam bastante a transmissividade visível (visibilidade), podendo implicar em gastos desnecessários de energia para iluminação artificial. Logo, a opção por uma proteção externa pode ser mais adequada se houver um dimensionamento que garanta a redução da incidência da radiação solar, quando necessária, sem interferir na luz natural. Um bom exemplo é o brise prateleira de luz. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 32 244 Proteção solar esquematizada para os 2 casos mais frequentes, segundo Frota e Schiffer: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 33 244 Fonte: Manual do Conforto Térmico – Frota e Schiffer. Observem que a parcela do calor que penetra no ambiente é menor no caso da proteção externa. No projeto arquitetônico, as principais variáveis que podem alterar o aporte de calor pela abertura são: Orientação e tamanho da abertura; Tipo de vidro; Uso de proteções solares internas e externas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 34 244 Absortividade, refletividade, transmissividade e emissividade Os elementos construtivos podem ter desempenhos diferentes em relação à radiação térmica incidente, transmitindo, refletindo ou absorvendo e re-emitindo essa radiação para o interior. A radiação incidente em um material construtivo terá uma parcela refletida, uma absorvida e, se for um material translúcido, também uma parcela transmitida diretamente para o ambiente interior, cujos valores dependerão respectivamente da refletividade, da absorvidade e da transmissividade do material. A soma destas 3 parcelas deve dar 100%. 𝛼 + 𝜌 + 𝜏 = 1 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 35 244 A emissividade é uma propriedade física dos materiais que diz qual a quantidade de energia térmica é emitida por unidade de tempo. Essa propriedade pertence à camada superficial do material emissor. Os materiais de construção podem ser organizados em 2 grupos bem definidos: a) Os metálicos, com baixas emissividades, compreendidas entre 0,05 e 0,30. b) Os não metálicos, com altas emissividades, que variam de 0,85 a 0,90. Se a chapa metálica for pintada com tinta não metálica de qualquer tipo, sua emissividade, se for de 0,20, por exemplo, passará a ser 0,90. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br12190866731 - Vinícius Felix 36 244 Se uma superfície não metálica for pintada de cor “alumínio”, a sua emissividade reduzirá de 0,90 para 0,50. Condutividade térmica A condutividade térmica (𝜆) depende da densidade do material e representa sua capacidade em conduzir maior ou menor quantidade de calor por unidade de tempo. Percebe-se que conforme a densidade do material diminui, reduz também sua condutividade térmica. Resistência térmica A resistência térmica (R) de um material é sua propriedade em resistir à passagem do calor. Quanto maior a espessura de um material, maior será a resistência que esse material oferece à passagem do calor. Quanto maior for a condutividade térmica (𝜆) de um material, maior será a quantidade de calor transferida entre suas superfícies e, consequentemente, menor será a sua resistência térmica (R). A resistência térmica de um material heterogêneo é calculada pela soma das resistências térmicas de cada elemento componente desse material. A resistência térmica superficial traduz os efeitos das trocas de calor por radiação e convecção entre a superfície do material sob análise e o meio que o circunda, podendo ser interna, quando a superfície em questão limita o material e o meio interno e externo, quando a superfície limita o material e o meio externo. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 37 244 Resistência térmica de câmaras de ar Outra maneira de reduzir as trocas de calor é fazendo-se múltiplas camadas, sendo uma das quais uma câmara de ar. As trocas dentro da câmara são feitas por convecção e radiação e não por condução. A convecção depende da inclinação do fechamento e da direção do fluxo. A radiação depende da emissividade da superfície do material em contato com a camada de ar. Transmitância térmica O inverso da resistência térmica total (Rsi + Rse) do fechamento é a sua transmitância térmica (U). É a variável mais importante para a avaliação do desempenho térmico dos fechamentos opacos. Através dela, pode-se avaliar o comportamento de um fechamento opaco frente à transmissão de calor. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 38 244 Densidade de fluxo de calor A NBR 15.220-1 define como densidade de fluxo de calor ou densidade de taxa de fluxo de calor como o quociente do fluxo de calor que atravessa uma superfície pela área dessa superfície. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 39 244 Temperatura Sol-ar Caso haja incidência direta de sol no fechamento, a temperatura da superfície externa do mesmo pode crescer de forma a ficar maior do que a temperatura do ar, sendo necessário acrescentar à fórmula da densidade de fluxo de calor a temperatura sol-ar (Tsol-ar). A temperatura Sol-ar é função da quantidade de radiação solar incidente na superfície e da cor da mesma, tendo em vista que cores mais claras absorvem menos calor. Fluxo de calor Tendo-se o valor da densidade de fluxo de calor (q) de um determinado material, pode-se calcular o fluxo de calor que atravessa certa área desse material. O fluxo de calor é a quantidade de energia térmica em watts que atravessa um fechamento de um ambiente. Capacidade térmica Propriedade dos materiais que indica sua maior ou menor capacidade em reter calor. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 40 244 Um material de grande capacidade térmica necessita de uma grande quantidade de calor para variar de um grau de temperatura seus componentes por unidade de área. Fator solar O fator solar é a relação entre a quantidade de radiação solar que atravessa a janela e a que incide na mesma. Esse valor é característico para cada tipo de abertura e varia com o ângulo de incidência da radiação solar. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 41 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 42 244 Segue esquema de valores de fator solar para janelas com e sem proteção, interna e externa e com diversos materiais. (Olgyay) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 43 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 44 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 45 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 46 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 47 244 Fonte: Manual de Conforto Térmico – Frota e Schiffer. 7 - NOÇÕES DE CLIMA Qual é a diferença entre tempo e clima? Tempo é a variação diária das condições atmosféricas, e clima é a condição média do tempo em uma dada região baseada em medições em longos períodos de tempo (30 anos ou mais). Um projeto arquitetônico deve considerar o clima local e suas variáveis, que se alteram ao longo do ano devido a Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 48 244 elementos de controle, tais como: proximidade à água (pois a terra se aquece ou esfria mais rapidamente que a água); altitude (a temperatura do ar tende a diminuir com o aumento da altitude na ordem de -1º C para cada 100 metros de altitude); barreiras montanhosas e correntes oceânicas. Os fatores climáticos atuam de forma intrínseca na natureza. A ação simultânea das variáveis climáticas terá influência no conforto do espaço arquitetônico construído. (Lamberts, Dutra e Pereira) O projeto de arquitetura deve atender simultaneamente à eficiência energética e às necessidades de conforto do usuário em função das informações obtidas da análise climática e formuladas no programa de necessidades. O estudo do clima, que compreende tanto a formação resultante de diversos fatores geomorfológicos e espaciais em jogo (sol, latitude, altitude, ventos, massas de terra e água, topografia, vegetação, solo etc), quanto sua caracterização definida por seus elementos (temperatura do ar, umidade do ar, movimentos das massas de ar e precipitações), torna-se, pois, importante para a compreensão dos princípios e para o entendimento do que deve ser controlado no ambiente a fim de se obter os resultados esperados durante o projeto. O clima e seus fatores e elementos são amplamente analisados na literatura, embora tenham sido tratados de forma distinta de autor para autor (Givoni, 1976; Olgyay, 1963; Lynch, 1980; Comes, 1980; Ferreira, 1965). (Romero) À arquitetura cabe, tanto amenizar as sensações de desconforto impostas por climas muito rígidos, tais como os de excessivos, calor, frio ou ventos, como também propiciar ambientes que sejam, no mínimo, tão confortáveis como os espaços ao ar livre em climas amenos. Dentre as variáveis climáticas que caracterizam uma região, podem-se distinguiras que mais interferem no desempenho térmico dos espaços construídos: a oscilação diária e anual da temperatura e umidade relativa, a quantidade de radiação solar incidente, o grau de nebulosidade do céu, a predominância de época e o sentido dos ventos e índices pluviométricos. (Frota e Schiffer) Tempo é o estado atmosférico em certo momento, considerado em relação a todos os fenômenos metereológicos: temperatura, vento, umidade etc. Esse estado é essencialmente variável. Entretanto num determinado lugar, em meio a essas contínuas mudanças, distingue-se algo de constante, de previsível, que constitui o que se chama CLIMA. Composto por FATORES ESTÁTICOS (posição geográfica e relevo) e FATORES DINÂMICOS (temperatura, umidade, movimento do ar e radiação), o CLIMA tem-se mostrado, desde a antiguidade, como um dos elementos-chave no projeto e construção da habitação do homem. O exercício da hoje chamada arquitetura bioclimática permitirá reconciliar a FORMA, a MATÉRIA e a ENERGIA, tratadas até agora separadamente. Contudo, a integração efetiva de todos esses parâmetros só poderá ser feita com a ajuda de instrumentos-síntese, tais como o uso dos dados climáticos, por exemplo. Os quatros fatores dinâmicos do clima – TEMPERATURA, UMIDADE, MOVIMENTO DO AR e RADIAÇÃO – afetam a perda de calor no homem. Esses fatores (ou elementos) climáticos não atuam isolados, mas conjuntamente. O efeito de sua ação conjunta sobre o indivíduo denomina-se Pressão Térmica. (Lucia Mascaró) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 49 244 Depois dessas introduções de diversos livros cobrados pelas bancas acerca da arquitetura e do clima, vou seguir a metodologia de caracterização do clima utilizada por Marta Romero em “Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano”. A própria autora alerta para o fato de que a separação por ela apresentada obedece apenas a uma exigência metodológica, sendo necessário saber que todos os elementos e fatores atuam em conjunto, sendo cada um deles, o resultado da conjugação dos demais. O quadro a seguir, inicia-se pelos fatores climáticos globais, ou seja, aqueles que condicionam, determinam e dão origem ao clima nos seus aspectos macro ou mais gerais, tais como a radiação solar, a latitude, a longitude, a altitude, os ventos e as massas de água e terra. Em seguida, são analisados os fatores climáticos locais, quer dizer, aqueles que condicionam, determinam e dão origem ao microclima, ou seja, o que se verifica num ponto restrito (cidade, bairro, rua etc.), como a topografia, a vegetação e a superfície do solo natural ou construído. Finalmente, são analisados os elementos climáticos, isto é, aqueles que representam os valores relativos a cada tipo de clima, tais como a temperatura, a umidade do ar, as precipitações e os movimentos do ar. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 50 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 51 244 7.1 - FATORES CLIMÁTICOS GLOBAIS Condicionam, determinam e dão origem ao clima. São: radiação solar, latitude, longitude, altitude, ventos e massas de água e terra. Radiação solar É a energia transmitida pelo sol (motor de todo o sistema de vida terrestre) sob forma de ondas eletromagnéticas. Fonte: Fatores Bioclimáticos para o Desenho Urbano – Marta Romero. À medida que a radiação penetra na atmosfera terrestre, sua intensidade é reduzida e sua distribuição espectral é alterada em função da absorção, reflexão e difusão dos raios solares pelos diversos componentes do ar. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 52 244 Fonte: Fatores Bioclimáticos para o Desenho Urbano – Marta Romero. Segundo Frota e Schiffer, a radiação solar é uma energia eletromagnética, de onda curta, que atinge a Terra após ser parcialmente absorvida pela atmosfera. A maior influência da radiação solar é na distribuição da temperatura do globo. As quantidades de radiação variam em função da época do ano e da latitude. Segundo Lamberts, a radiação solar deve ser dividida em direta e difusa, porque após sua penetração na atmosfera, a radiação começa a sofrer interferências no seu trajeto em direção à superfície terrestre. A parcela que atinge diretamente a Terra é chamada radiação direta. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 53 244 Ainda segundo Lamberts, a quantidade de radiação solar que chega depende de três fatores: a lei do cosseno, a dissipação atmosférica e a duração da luz do dia. Lei do cosseno: Intensidade de radiação incidente em uma superfície inclinada é igual à razão entre a intensidade normal e o cosseno do ângulo de incidência. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 54 244 Latitude, longitude e altitude A latitude, a longitude e a altura sobre o mar são as coordenadas que determinam a posição de um ponto da superfície terrestre. A latitude sempre é referida à linha do Equador terrestre. Tomando como ponto de partida o Equador, a temperatura média do ar esfria-se paulatinamente para os Pólos, mas o esfriamento não é constante. As isotermas não seguem rigorosamente os paralelos, desviando-se pelo efeito da altura, ventos, correntes marinhas e outros fatores do clima. Mede-se a latitude de 0° a 90° e se dirá que ela é Norte, se estiver acima da linha do Equador, e Sul, se estiver abaixo. Ventos Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 55 244 Diferenças nas temperaturas das massas de ar geram o seu deslocamento da área de maior pressão (ar mais frio e pesado) para a área de menor pressão (ar quente e leve). A velocidade e a direção do vento são, geralmente, medidas a 10 m de altura nas estações meteorológicas. Estas estações se localizam em regiões abertas, longe dos obstáculos urbanos, logo, também deve-se analisar a ventilação a nível do microclima. Segundo Romero, além dos deslocamentos das massas de ar numa escala global, atuam também no clima os ventos locais, provocados pelos diferenciais térmicos gerados pelas presenças de terra e água, vale e montanha etc. Para o desenho urbano, o interesse centra-se nos ventos locais, sendo preciso conhecer somente como se processam os mecanismos do vento, nas camadas mais baixas da atmosfera. Massas de água e terra A proporção entre as massas de terra e os corpos de água num dado território produz um impacto característico no clima. As massas continentais de terra produzem grandes variações mesmo ao longo de uma mesma latitude, verificando-se também grandes extremos estacionais junto a uma dada região. A principal razão para que estes fenômenos se manifestem pode ser atribuída à diferente capacidade de armazenagem de calor das massas de água e de terra. Enquanto a água possui o mais alto calor específico, a acumulação de calor é muito menor na água que na terra. O efeito de qualquer corpo de água sobre seu entorno imediato reduz as temperaturas extremas diurnas e estacionais; grandes massas de água possuem um pronunciado efeito estabilizador. Como exemplo dos efeitos no clima local produzidos pela presença de grandes massas de água ou terra, Fitch (1971) cita Honolulu e Timbuctoo, localizados aproximadamente na mesma latitude, 19°e 17° N, respectivamente. Em Honoluli próxima do centro de um grande e aquecido oceano, as variações diuturnas de temperatura são insignificantes; já em Timbuctoo, no centro de uma grande Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 56 244 massa de terra árida as variações de temperatura diuturnas e estacionais são extremamente pronunciadas. Frota e Schiffer ressaltam esse fator climático como “distribuição continentes e oceanos”: “O calor específico da água é aproximadamente o dobro do da terra. Se considerarmos que o calor específico de uma substância é definido como sendo a quantidade de energia necessária para elevar de um grau (Celsius) a temperatura de uma unidade de massa, a água necessita de quase o dobro de energia térmica que a terra, para uma mesma elevação de temperatura. Portanto, ao se esfriar, a água também perde grande quantidade de energia. Essa camada de ar úmido, que paira sobre os oceanos, tem capacidade de receber e de reter calor. Isto faz com que os oceanos sejam uma grande parte da reserva do calor mundial, tornando-se mais frescos no verão e mais quentes no inverno, em relação aos continentes, numa mesma latitude. Nesse sentido, se compararmos duas faixas do globo situadas entre as mesmas latitudes, mas em hemisférios opostos, por exemplo, entre 0° e 30°, observaremos que a região situada no hemisfério norte possui menos mares do que a do hemisfério sul. Como resultado deste fenômeno denominado Continentalidade teremos que os invernos serão mais frios e os verões mais quentes, em valores médios, no hemisfério norte, pois grandes massas de água são afetadas mais lentamente que as de terra.” Por sua vez, as massas de terra possuem grandes diferenças de armazenagem de calor, devido particularmente às características físicas do solo. Assim, tem-se que a areia do deserto do Saara e as neve do Continente Antártico são o resultado de um conjunto de fatores climáticos primários: o ar muito seco e a intensa insolação num caso e o frio intenso e a escassa insolação no outro. Mas os dois tipos de materiais são, ao mesmo tempo a causa de características climáticas secundárias. O revestimento do solo interferirá nas condições climáticas locais, também, quanto maior for a umidade do solo, pois, quanto maior for a umidade, maior será a sua condutibilidade térmica. O ar é um mau condutor térmico, de modo que um solo pouco úmido se esquenta mais depressa durante o dia, mas à noite devolverá o calor armazenado rapidamente, provocando uma grande amplitude térmica diária. Outro fenômeno interessante são as brisas terra-mar, sentidas em regiões litorâneas, que também são explicadas a partir da diferença do calor específico entre ambos. Durante o dia, a terra aquece-se mais rapidamente que a água, e o ar, ao ascender da região mais fria para a mais quente, forçará uma circulação da brisa marítima no sentido mar-terra. À noite este sentido se inverterá, pois, a água, por demorar mais a esfriar que a terra, encontrar-se-á momentaneamente mais quente, gerando uma brisa terra-mar. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 57 244 Fonte: Manual de Conforto Térmico – Frota e Schiffer. As elevações possuem também um impacto climático importante sobre as terras baixas das proximidades. Geralmente forçam as massas de ar úmidas a subir e, neste processo, o ar esfriado provoca a condensação. Como resultado, as massas de ar descarregam a maioria de sua umidade (na forma de chuva, granizo ou neve) no lado mais quente da área. Este fenômeno produz a chamada sombra de chuva. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 58 244 Fonte: Fatores Bioclimáticos para o Desenho Urbano – Marta Romero. No Brasil, este fenômeno acontece, por exemplo, na região nordestina, em função das cadeias montanhosas que se desenvolvem ao longo da costa. As brisas que sopram do mar são desviadas pelo acidente de relevo, criando a sotavento uma região árida: o sertão. Fonte: Google. 7.2 - FATORES CLIMÁTICOS LOCAIS São aqueles fatores que condicionam, determinam e dão origem ao microclima, isto é, ao clima que se verifica num ponto restrito (cidade, bairro. rua etc.), tais como a topografia, a vegetação e a superfície do solo natural ou construído. A forma da superfície terrestre afeta particularmente o microclima. Topografia É o resultado de processos geológicos e orgânicos. As regiões acidentadas possuem os microclimas mais variados, a orientação e sua declividade influenciam os aportes de radiação. Segundo Frota e Schiffer, a topografia também afeta a temperatura do ar, a nível local. Além da natural diferença de radiação solar recebida por vertentes de orientações distintas, um relevo Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 59 244 acidentado pode se constituir em barreira aos ventos, modificando, muitas vezes, as condições de umidade e de temperatura do ar em relação à escala regional. A força, direção e conteúdo da umidade dos fluxos de ar estão muito influenciados pela topografia. Os fluxos de ar podem ser desviados ou canalizados pelas ondulações da superfície terrestre; por exemplo, quando uma massa de ar é descendente dificilmente ocorrerão precipitações e, devido a isto, as características pluviométricas variam muito entre localidades situadas a barlavento ou sotavento das montanhas. Na topografia devem ser consideradas a declividade, a orientação, a exposição e a elevação das ondulações da superfície da terra. As pequenas mudanças de elevação e de orientação podem produzir variações significativas em lugares separados por pequenas distâncias. Vegetação A vegetação auxilia na diminuição da temperatura do ar, absorve energia, favorece a manutenção do ciclo oxigênio-gás carbônico essencial à renovação do ar. Um espaço gramado pode absorver maior quantidade de radiação solar e, por sua vez, irradiar uma quantidade menor de calor que qualquer superfície construída, uma vez que grande parte da energia absorvida pelas folhas é utilizada para seu processo metabólico, enquanto em outros materiais toda a energia absorvida é transformada em calor. O processo de fotossíntese também auxilia na umidificação do ar através do vapor d’água que libera. A vegetação contribui de forma significativa ao estabelecimento dos microclimas. Em geral, a vegetação tende a estabilizar os efeitos do clima sobre seus arredores imediatos, reduzindo os extremos ambientais. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 60 244 Superfície do solo Segundo Lynch (1980), pode-se considerar que a variante mais importante da superfície seja a presença ou ausência de água: o conteúdo de umidade do solo, seu dreno e a posição do lençol freático. A análise da superfície do solo pode ser realizada a partir de seus dois aspectos mais importantes: o solo natural e o solo construído. A análise do primeiro aspecto revelará o potencial hídrico, as quantidades de areias e cascalhos para possíveis drenagem, filtrações, erosões e capacidade térmica, informações estas fundamentais para determinar os índices de reflexão ou absorção da superfície do solo. A natureza dos materiais superficiais é de primeira importância. Também é imprescindível conhecer o poder difusor de uma superfície, isto é, o albedo, que é a proporção entre a luz do sol recebida e refletida por uma superfície. O mar, os vales e os solos úmidos em geral tendem a equilibrar astemperaturas, enquanto a areia, a neve ou os pavimentos não atuam da mesma maneira, sendo quentes durante o dia e frios durante a noite. Da análise do aspecto do solo construído ou modificado por ação do homem destaca-se o processo de urbanização que ao substituir por construções e ruas pavimentadas a cobertura vegetal natural, altera o equilíbrio do microambiente. Isto produz distúrbios no ciclo térmico diário, devido às diferenças existentes entre a radiação solar recebida pelas superfícies construídas e a capacidade de armazenar calor dos matéria de construção. O tecido urbano absorve calor durante o dia e o reirradia durante a noite. A isto se deve acrescentar o calor produzido pelas máquinas e homens concentrados em pequenos espaços da superfície terrestre. Detwyler (1974) trata das alterações climáticas provocadas pela urbanização. Segundo ele, as alterações são três: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 61 244 1. mudança da superfície física da terra, pela densa construção e pavimentação, fazendo com que a superfície fique impermeável, aumentando sua capacidade térmica e rugosidade e, ao mesmo tempo, alterando o movimento do ar; 2. aumento da capacidade armazenadora de calor com a diminuição do albedo; 3. emissão de contaminantes, que aumentam as precipitações e modificam a transparência da atmosfera. Segundo Romero, estas três alterações resultantes da urbanização, aliadas ao fluxo material de energia, produzem um balanço térmico especial nos centros urbanos, que é visível em muitas cidades: o domo urbano. Este domo contém uma circulação de ar típica, fazendo com que a cidade se pareça com uma ilha quente rodeada por um entorno mais frio. Daí o efeito ser conhecido como “ilhas de calor”. O ar aquecido no centro das massas construídas sobe, dando origem a correntes verticais que, aliadas à nebulosidade e maiores índices de condensação, favorecem a retenção de poluentes (forma-se uma espécie de teto). Os poluentes são carregados pelas correntes verticais e logo dispersos sobre o entorno, num processo contínuo que conforma dentro de uma calota ou domo um movimento circulatório de gases. Segundo Frota e Schiffer, tais ilhas de calor, basicamente, são geradas a partir das modificações impostas à drenagem do solo, notadamente pelo seu revestimento por superfície de concreto e asfalto. Além desse fator, as cidades também são produtoras de calor. Nelas se instalam grandes quantidades de equipamentos termoelétricos e de combustão para a produção de mercadorias e transportes de pessoas e cargas. Interferem, ainda, as verdadeiras massas de edificação que modificam o curso natural dos ventos, prejudicando a ventilação natural no interior do núcleo. Além disso, a poluição gerada em um meio urbano modifica as condições do ar quanto a sua composição química e odores. As condições para que ocorra precipitação em forma de chuva são favorecidas no núcleo urbano devido às partículas sólidas em suspensão no ar, que contribuem para a aglutinação das partículas de água que formarão a gota de chuva. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 62 244 7.3 - ELEMENTOS CLIMÁTICOS São aqueles que representam os valores relativos a cada tipo de clima, ou seja, a temperatura, a umidade do ar, as precipitações e os movimentos do ar. Temperatura Segundo Lamberts, é a variável climática mais conhecida e de mais fácil medição. A variação da temperatura na superfície da Terra resulta basicamente dos fluxos das grandes massas de ar e da diferente recepção da radiação do sol de local para local. Umidade do ar O vapor d’água contido no ar origina-se da evaporação natural da água, da evapotranspiração dos vegetais e de outros processos de menor importância. Como definição de umidade absoluta tem-se que é o peso do vapor de água contido em uma unidade de volume de ar (g/m3), e a umidade relativa é a relação da umidade absoluta com a capacidade máxima do ar de reter vapor d’água, àquela temperatura. Isto equivale a dizer que a umidade relativa é uma porcentagem da umidade absoluta de saturação. A umidade relativa varia com a temperatura do ar, diminuindo com o aumento desta. Quando o ar contendo uma certa quantidade de água é esfriado, sua capacidade de reter água é reduzida, aumentando a umidade relativa até se tornar saturado — com umidade 100%. A temperatura na qual esse ar se satura é denominada temperatura do ponto de orvalho, qualquer esfriamento abaixo dessa temperatura causa condensação de vapor. Segundo Lamberts, a umidade resulta da evaporação da água contida nos mares, rios, lagos e na terra, bem como da evapotranspiração dos vegetais. Locais com alta umidade reduzem a transmissão da radiação solar, pela absorção e redistribuição na atmosfera. Porém, altas umidades relativas dificultam a perda de calor pela evaporação do suor aumentando o desconforto térmico. O ar a uma certa temperatura pode conter uma determinada quantidade de água (Maior temperatura = Maior quantidade de água e vice-versa). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 63 244 Como a umidade relativa é a razão entre o vapor de água existente no ar e quantidade de vapor que esse consegue armazenar, à medida que o ar esquenta e vai se tornando menos denso, sua capacidade de armazenamento aumenta, diminuindo, assim, sua umidade relativa. Segundo Romero, em função das estações, a umidade absoluta do ar (quantidade de vapor de água/volume) diminui, em geral, na estação fria e aumenta na estação quente. Ao contrário, a umidade relativa do ar diminui com o aumento de temperatura, visto que, para o ar quente, o ponto de saturação é mais alto, isto é, a tensão máxima de vapor é maior. Gomes (1980:17) mostra exemplos onde essa inversão do sentido de variação das umidades absoluta e relativa do ar é evidenciada: “a umidade (sic) absoluta no Saara é de 2 a 3 vezes superior à do ártico; mas a umidade relativa é ali apenas de 20 a 30% contra os 75 a 90%, que é corrente constatar nas regiões árticas. A ausência de precipitações nos desertos não resulta assim, de carência de umidade, mas sim de ser reduzida a tensão de vapor de água existente relativamente à tensão máxima” Outro exemplo que se pode citar se refere a Brasília: nesta cidade, na época da seca, a umidade absoluta permanece mais ou menos constante para um mesmo dia, enquanto a umidade relativa varia muito (pode ir de 30% às 13 h até 90% às 5 h). Segundo Lamberts, a umidade pode ser modificada em escalas mais próximas a edificação na presença de água ou de vegetação. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 64 244 Precipitações Segundo Frota e Schiffer, a condensação do vapor d’água, em forma de chuva, provém, em grande parte, de massas de ar úmido em ascensão, esfriadas rapidamente por contato com massas de ar mais frias. Segundo Romero, a evaporação das águas de superfície leva à formação de nuvens que redistribuem a água na forma de chuva ou outras precipitações. Esta água flui através de córregos, rios e outros e volta para o oceano, completando o ciclo hidrológico. A restituição da água evaporada para a atmosfera à terra ocorre sob formas diversas, seja pelas condensações superficiais (orvalho, geada), seja pelas precipitações sob forma líquida (chuvas, ou mais ou menos sólidas, neve, granizo). As precipitações se dão a partir da condensação do vapor d’água na atmosfera, na forma de nuvens. A altura das superfícies oceânicas permanece quase que sem alteração de ano para ano. A evaporaçãodos mares, portanto, deve-se igualar à precipitação que sobre eles cai somada à vazão dos rios que neles deságuam. Ciclo hidrológico: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 65 244 A porcentagem de precipitação que o solo retém é muito menor nos trópicos e nas latitudes médias durante o verão, pois a chuva evapora sem ter tido oportunidade de penetrar no solo. A evaporação aumenta rapidamente com a temperatura e a velocidade do vento, em especial à tarde quando a nebulosidade é intermitente e o sol brilha logo após a chuva. Movimento do ar Segundo Frota e Schiffer, a nível do globo, o determinante principal das direções e características dos ventos é a distribuição sazonal das pressões atmosféricas. A variação das pressões atmosféricas pode ser explicada, entre outros fatores, pelo aquecimento e esfriamento das terras e mares, pelo gradiente de temperatura no globo e pelo movimento de rotação da Terra. Denomina-se pressão atmosférica a ação exercida pela massa de ar que existe sobre as superfícies. Segundo Romero, o movimento do ar é resultado das diferenças de pressão atmosférica verificadas pela influência direta da temperatura do ar, o qual se movimenta horizontal e verticalmente. O movimento horizontal é originário das diferenças térmicas num sentido global do planeta e num sentido local das diferenças de temperatura em terra firme: vale/montanha, cidade/campo. O deslocamento vertical se dá dentro da troposfera (camada inferior da atmosfera) em função do perfil de temperatura que se processa. O ar quente que sobe na faixa do equador caminha para os pólos, resfria-se e tende a descer. Segundo Comes (1980:5), “parte deste ar reflui, junto à superfície da terra, para o Equador; e tendo-se aquecido volta a subir”. Dos fatores locais que intervêm na formação do movimento do ar, o relevo do solo exerce um papel importante, uma vez que desvia, altera, ou canaliza este movimento. O movimento do ar como qualquer outro corpo em movimento tem inércia uma vez em movimento tende a continuar na mesma direção até ser desviado por algum obstáculo. Segundo Villas Boas (1983:13), “a fricção produzida pelo ar em movimento, quando em contato com obstáculos, faz com que sua velocidade de deslocamento inicial seja reduzida, devido à perda de energia no atrito, e seu modelo de circulação seja alterado. É o que acontece com o fluxo de ar, ou vento que, nas camadas mais baixas da atmosfera, tem sua velocidade reduzida devido ao atrito com o solo. Neste caso, quanto mais rugoso é o solo maior o atrito e menor a velocidade do ar próxima à superfície”. Como diz Koenigsberger (1977), se a superfície do solo é irregular, o aumento de velocidade com a altura é muito maior do que se esta fosse constituída por uma superfície contínua e lisa. Estes fenômenos se verificam num espaço chamado camada limite da atmosfera. Tem-se então que a altura da camada-limite aumenta com o incremento da rugosidade do solo e as velocidades do ar aumentam com a altitude, até a camada-limite, a partir da qual permanecem mais ou menos constantes. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 66 244 Segundo Koenigsberger (1977), a altura da camada-limite da atmosfera varia de 100 a 274 m em campo aberto, de 100 a 396 m na periferia e de 100 a 518 m no centro urbano (1977:53). 7.4 - CLASSIFICAÇÃO DOS CLIMAS Os elementos e fatores estudados atuam em conjunto, sendo que cada um deles é o resultado da conjugação dos demais; por este motivo, uma classificação geral ou uma tipificação não é tarefa fácil nem é facilmente aceita pelos diversos autores que tratam da compreensão do clima. Segundo Frota e Schiffer, as distinções entre os tipos de climas poderiam ser tão diversificadas quanto as combinações entre os vários elementos climáticos. Dentre os vários sistemas de classificação de climas, os mais difundidos são os de Koppen, Atkinsons, Thornthwaite, Mahoney, entre outros. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 67 244 Para efeito da arquitetura, os dados climáticos mais significativos são os relativos às variações, diárias e anuais, da temperatura do ar e os índices médios de umidade relativa e precipitações atmosféricas e, quando disponível, a quantidade de radiação solar. Algumas classificações trazidas do livro “Fatores Bioclimáticos para o Desenho Urbano” – Marta Romero: Romero, em seu livro, adotou a classificação realizada por Ferreira (1965) de três tipos principais de climas em função da construção encontrados na região tropical: o clima quente-seco, o clima quente-úmido e o clima mais ameno dos planaltos. As características principais destes três tipos de clima são apresentadas na tabela a seguir. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 68 244 Escalas climáticas, segundo Lamberts: Macroclima: Descreve as características gerais de uma região em termos de sol, nuvens, temperatura, ventos, umidade e precipitações. Porém, pode não ser conveniente para descrever as condições do entorno imediato do edifício. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 69 244 Mesoclima: Refere-se a áreas menores do que as consideradas no macroclima. Aqui as condições locais de clima são modificadas por variáveis como a vegetação, a topografia, o tipo de solo e a presença de obstáculos naturais ou artificiais. Litoral Vales Cidades Montanhas Microclima: É a escala mais próxima ao nível da edificação, podendo ser concebido e alterado pelo arquiteto. As particularidades climáticas do local, tais como, vegetação, a topografia, o tipo de solo e a presença de obstáculos naturais ou artificias podem representar benefícios ou dificuldades adicionais, que podem não estar sendo consideradas nas escalas macro e mesoclimáticas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 70 244 Lamberts traz a divisão do clima brasileiro em uma figura adaptada do IBGE 2006, derivada da classificação de Koppen. E ressalta que, devido ao seu imenso território e ao fato de se localizar entre os dois trópicos, o Brasil possui um clima bastante variado. • Clima Tropical: Verão quente e chuvoso e inverno quente e seco. Temperaturas médias acima de 20°C e amplitude térmica anual até 7°C. As chuvas oscilam entre 1000 mm/ano e 1500 mm/ano) • Clima Equatorial: compreende toda a Amazônia e possui temperaturas médias entre 24°C e 26°C, com amplitude térmica anual de até 3°C. Chuva abundante e bem distribuída (normalmente maior que 2500 mm/ano) • Clima Semiárido: região climática mais seca do país, caracterizada por temperaturas médias muito altas (em torno dos 27°C). Chuvas escassas (menos que 800 mm/ano) e amplitude térmica anual por volta de 5°C. • Clima Subtropical: Temperaturas médias situadas normalmente abaixo dos 20°C e amplitude anual varia de 9°C a 13°C. Chuvas fartas e bem distribuídas (entre 1500 mm/ano e 2000 mm/ano). Inverno rigoroso nas áreas mais elevadas, onde pode ocorrer neve. • Clima Tropical de altitude: Temperaturas médias situadas na faixa de 18°C a 22°C. No verão, chuvas mais intensas (entre 1000 mm/ano e 1800 mm/ano) e no inverno pode gear devido às massas frias que se originam da massa polar atlântica. Estende-se entre o norte do Paraná e o sul do Mato Grosso do Sul, nas regiões mais altas do planalto atlântico.Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 71 244 • Clima Atlântico: Característico das regiões litorâneas do Brasil, temperaturas médias variam entre 18°C e 26°C, chuvas abundantes (1200 mm/ano), concentrando-se no verão para as regiões mais ao sul e no inverno e outono para as regiões de latitudes mais baixas (próximas ao equador). Amplitude térmica varia de região para região. Mais ao norte, a semelhança entre as estações de inverno e de verão (diferenciadas apenas pela presença da chuva, mais constante no inverno) resulta em baixas amplitudes térmicas ao longo do ano. Conforme a latitude aumenta, cresce também a amplitude térmica anual, diferenciando bem as estações. No Manual de Conforto Térmico, de Frota e Schiffer, são tratados, para fins de escolha do partido arquitetônico, dois tipos de climas brasileiros típicos e extremos: o clima quente seco e o quente úmido. O clima quente seco tem grandes amplitudes térmicas diárias, enquanto que o quente úmido não, e essas características se devem à umidade relativa do ar. Este fenômeno se dá em função de as partículas de água em suspensão no ar terem a capacidade de receber calor do Sol e se aquecerem. Quanto mais úmido estiver o ar, maior será a quantidade de água em suspensão. Essas partículas, além de se aquecerem pela radiação solar que recebem, também funcionam, de dia, como uma barreira da radiação solar que atinge o solo e, à noite, ao calor dissipado pelo solo. Logo, um solo em clima mais seco recebe mais radiação solar direta que em clima mais úmido. À noite, a temperatura do ar é mais baixa do que a do solo, com isso, tenderá a entrar em equilíbrio térmico dissipando o calor armazenado durante o dia. Se o ar for úmido, aquelas partículas de água em suspensão que de dia armazenaram calor vão também devolver ao ar o calor retido, além de dificultar a dissipação do calor do solo. Parte desse calor será devolvido na direção do solo, e a outra parte para a atmosfera. Assim, as temperaturas noturnas do ar vão resultar não muito diversas das diurnas. No clima quente seco, o solo perde mais rapidamente calor, sem a barreira térmica das partículas de água em suspensão e o ar não transmite calor significativo. Isto vai tornar, em climas secos, a temperatura diurna bastante afastada da noturna, ou seja, com uma grande amplitude térmica. 8 – ARQUITETURA, DESENHO URBANO E CLIMA Segundo Frota e Schiffer, as diferenças quanto à umidade relativa do ar vão requerer partidos arquitetônicos distintos em função da consequente variação da temperatura diária, a qual, basicamente, definirá as vantagens ou não da ventilação interna. Vou trazer aqui as recomendações para climas quentes e secos do Manual de Conforto Térmico, pois é muito cobrado nos concursos. Mas, há que se analisar a questão da prova e tentar entender o que a banca quer. Frota e Schiffer não diferenciam estratégias para climas quentes e secos com ou sem inverno rigoroso, e ainda adotam como referência a cidade de Brasília. Sendo que a NBR 15.220-3 define como estratégia climática para Brasília aberturas médias para ventilação e resfriamento evaporativo e massa térmica para resfriamento no verão. E, de acordo com Romero, Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 72 244 o clima de Brasília seria o “Tropical de Altitude”, que, também tem amplitudes térmicas que podem alcançar valores apreciáveis, mas, possui 2 estações, quente-úmida, no verão, e seca no inverno. 3.2.5 Clima quente seco: a Arquitetura e o Urbano “Tomando-se como referência a amplitude climática de um clima seco, por exemplo, o da cidade de Brasília, onde a mínima (noturna) é de 15,4°C e a máxima (diurna) de 30,7°C, vê-se que, idealmente, a arquitetura nestes climas secos e quentes deveria possibilitar, durante o dia, temperaturas internas abaixo das externas e, durante a noite, acima. A ventilação não seria útil, pois o vento externo estaria, em um mesmo instante, ou mais frio ou mais quente que a temperatura do ar interno. Nesse sentido podem-se adotar partidos arquitetônicos que tenham, primordialmente, uma inércia elevada (vide capítulo 2), a qual acarretará grande amortecimento do calor recebido e um atraso significativo no número de horas que esse calor levará para atravessar os vedos da edificação. Assim, é possível obter-se um desempenho térmico tal do espaço construído, de modo que o calor que atravessa os vedos só atinja o interior da edificação à noite, quando a temperatura externa já está em declínio acentuado. Por isto, parte do calor armazenado pelos materiais durante o dia será devolvido para fora, não penetrando na edificação. Outro fator a se considerar no projeto é o tamanho das aberturas. Já que não há conveniência de ventilação, pode-se ter pequenas aberturas, o que também facilitará a sua proteção de excessiva radiação solar direta. Quanto à proteção da radiação solar direta, é vantajoso terem-se soluções arquitetônicas onde as construções sejam as mais compactas possíveis, para possibilitar que menores superfícies fiquem expostas tanto à radiação quanto ao vento, que normalmente, em clima seco, traz também consigo poeira em suspensão. As edificações, no conjunto urbano, podem ser pensadas de modo a se adotar em partidos onde estejam locadas aglutinadas, para fazer sombras umas às outras. A circulação urbana também pode ser planejada com características mais adequadas aos climas locais. Além dos aspectos topográficos do sítio no qual se assenta, a malha urbana pode ser direcionada, no caso de clima quente seco, prevendo que as ruas de maior largura sejam aquelas com direção leste-oeste, pois a inclinação dos raios solares ao longo do ano não atingirá com muito rigor as fachadas voltadas para essas ruas. As ruas com direção norte-sul devem ser mais estreitas. O Sol, do nascer até o meio-dia, atingirá as construções voltadas para um dos lados dessas ruas e, após o meio-dia, as situadas no lado oposto. Se a largura da rua for suficientemente estreita com relação à altura das edificações, estas terão condições de se protegerem mutuamente da radiação solar direta, criando sombra nas ruas, para os pedestres e sobre as fachadas opostas, conforme representado na Figura 19. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 73 244 As ruas com direção norte-sul não devem ter um traçado extenso e reto, mas sim prever praças e desvios de modo a não canalizar os ventos. Em clima quente seco, por outro lado, a vegetação deve funcionar como barreira aos ventos, além de, naturalmente, reter parte da poeira em suspensão no ar. Os espaços abertos nesses climas podem conter espelhos de água, chafarizes, ou outras soluções semelhantes. A umidificação que esta água ao se evaporar trará ao ar próximo permitirá maior sensação de conforto às pessoas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 74 244 O uso da água como elemento de alteração de microclimas também pode ser incorporado às construções, principalmente se localizada nos pátios internos. Se as condições desses pátios forem tais que permitam que as paredes laterais opostas se auto-sombreiem em partes do dia, é possível criar condições microclimáticas bastante agradáveis nesses espaços, já que a maior umidade do ar resultará também em melhores condições térmicas. O entorno da cidade também pode conter elementos construtivos de porte adequado, tal que possam funcionar como barreiras ao vento que atinge o núcleo residencial.” (Frota & Schiffer, 2001) Agora, segundo o livro “PrincípiosBioclimáticos para o Desenho Urbano” de Marta Romero: (grifos meus) “Princípios para as Regiões Tropicais Quente-Secas Nestas regiões verificam-se grandes variações climáticas diuturnas, e as exigências dos períodos quentes são quantitativamente maiores que as dos períodos frios. Os ventos possuem relativa importância. A radiação solar é intensa e a difusa é baixa. As massas de ar quente conduzem partícula de pó em suspensão e a umidade é baixa. As regiões tropicais de clima quente-seco não se apresentam uniformes, faz-se necessário, portanto, uma separação entre as regiões que apresentam um inverno rigoroso (baixas temperaturas e ventos frios) e as que apresentam um inverno com temperaturas não muito baixas ou carecem de inverno. Para facilitar esta separação falar-se-á de regiões quente-secas com inverno, e sem inverno, respectivamente. Nestas regiões, o equilíbrio ecológico é frágil, solicitando especial atenção a ordem subjacente, quer dizer, a particular associação entre animais e plantas, a forma da topografia, a existência ou ausência de água, a qualidade da luz e da propagação do som e, em especial, os dados climáticos específicos, cuidando sobretudo da direção predominante dos ventos no verão e no inverno. Nas regiões com inverno o controle deve tender a diminuir a temperatura e o movimento do ar durante o dia. À noite, as perdas de calor por radiação noturna devem ser minimizadas. Nestas regiões, o controle deve tender a diminuir a temperatura, o movimento do ar, a absorção de radiação e promover sua perda; em ambos os casos, o controle deve tender a aumentar a umidade. O controle deve dar-se em duas grandes linhas: pelo conforto e pela qualidade do ar.” (Romero, 2000) Eu creio que houve uma falha nesse parágrafo, onde lê-se “nestas regiões” caberia “nas regiões sem inverno”. Pois, nas regiões sem inverno, deve-se diminuir o movimento do ar durante o dia e ventilar à noite, para que o calor seja retirado da edificação, tendo em vista que a temperatura diminui bastante, mas, é bem-vinda, não ocorrendo um frio muito rigoroso. Uma das estratégias utilizadas é a da massa térmica para resfriamento, a qual se encontra na tabela 12 da NBR 15.220-3. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 75 244 Vamos relembrar o que nos diz Brown e Decay (Brown & Decay, 2004), quanto ao esfriamento de uma edificação através da ventilação noturna de massas térmicas: 1. Durante o dia, quando a temperatura está elevada demais para a ventilação, as aberturas são fechadas e o calor excessivo é armazenado na massa da edificação. 2. À noite, quando a temperatura está mais baixa, permite-se que o ar externo circule pela edificação para remover o calor armazenado na massa. Para que isso ocorra, deverá haver massa suficiente para armazenar o calor e amplas aberturas para a ventilação noturna poder remover o calor armazenado. Continuando com Romero: Princípios Para a Escolha do Sito – Localização / Ventilação / Insolação Nas regiões com inverno, a localização deve proteger-se contra o vento nas épocas ou horas frias, contra o sol no período quente e captar o sol no período frio. Nestes casos, a proteção de encostas ou outras barreiras naturais ou construídas são necessárias para o conforto térmico no interior do tecido urbano. (Romero, 2000) A seguir, ilustração do livro Eficiência Energética na Arquitetura (Lamberts & al., 2012), baseada em (Romero, 2000). A imagem ilustra habitações protegidas do clima quente e seco do deserto do Colorado, nos Estados Unidos. As encostas de pedra protegem as edificações do sol do verão e permitem a insolação no inverno, quando o sol está mais baixo. O controle do sol se dá pela orientação sul que capta sol no inverno e não permite a insolação direta do verão; o mesmo acontece com a ação do vento. Para o vento frio do Norte no inverno fica exposta a barreira e, no verão, são permitidas as brisas frescas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 76 244 Romero: Nas regiões sem inverno, a localização deve aproveitar as depressões para beneficiar-se dos fluxos de ar frio que aí se verificam, mas devem ser evitadas as depressões do tipo fundo de vale, uma vez que, nestes lugares, a ventilação se faz extremamente necessária para evitar a concentração de poluentes que aumentam a temperatura urbana. Nestas regiões verificam-se grandes flutuações diárias de temperatura, por isso a orientação adquire grande importância. Geralmente será mais recomendável uma exposição que capte a radiação pela manhã e furte a da terra. Em latitudes maiores, a Orientação Norte é aconselhável no Hemisfério Sul, e a Orientação Sul no Hemisfério Norte que protege dos ventos frios do Norte (ver exemplos dos pueblos). O cuidado com os ventos junto às preocupações com a insolação deve ser prioritário, já que os ventos nestas regiões carregam pó em suspensão e são extremamente quentes, não favorecendo o resfriamento das superfícies construídas, mas sim aquecendo-as. A insolação excessiva pode ser controlada pela forma do tecido urbano e a forma dos edifícios (Figura 77). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 77 244 A Morfologia do Tecido Urbano – A Forma Nas regiões quente-secas sem inverno, a ocupação do espaço deve ser densa e sombreada. A forma deve ser compacta e oferecer a menor superfície possível para a exposição à radiação solar (Figura 78). Nas regiões com inverno, a ocupação do espaço deve ser densa e oferecer superfícies para a exposição ao sol nos períodos frios. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 78 244 Fonte: (Lamberts & al., 2012). As Ruas Estas devem ser estreitas e curtas com mudanças de direção constantes para diminuir e impedir o vento indesejável carregado de pó em suspensão. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 79 244 Nas ruas com orientação desfavorável, onde exista uma face da rua fria no inverno (não recebe insolação direta) e extremamente ensolarada no verão, a utilização de elementos arquitetônicos, como marquises, beirais amplos, galerias, se faz imprescindível uma vez que a vegetação não resolveria a situação do ambiente quanto ao sombreamento (Figura 79). A orientação para as ruas que permitem sombrear um lado é aconselhável, favorecendo assim os deslocamentos de pedestres. Os Lotes Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 80 244 Nas regiões quente-secas, os lotes devem ser estreitos e longos, e as edificações contíguas. A ventilação é provocada internamente, evitando que a excessiva luminosidade da região afete, através da reflexão, o interior das construções (Figura 80). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 81 244 O Tamanho dos Espaços Públicos Os espaços públicos devem ser de pequenas proporções com presença de água e sombreados pelos edifícios altos e por dispositivos complementares (galerias, marquises etc.); ver Figura 81. A umidade no espaço urbano é difícil de ser introduzida, uma vez que a vegetação, elemento de grande importância para a climatização, não é abundante. Portanto, é no edifício que a umidade deve ser obtida através da solução dos pátios com presença de água e vegetaçãoresguardada pela sombra da edificação. O princípio do pátio pode ser introduzido para o controle dos espaços públicos a partir de uma morfologia do tecido urbano semelhante ao pátio, pois, assim, o efeito refrescante da vegetação é aproveitado (Figura 82). Nas regiões quente-secas, a presença de água no espaço urbano se faz imprescindível. Esta pode ser obtida através de fontes localizadas em praças, parques ou largos; esta água deve ser protegida com vegetação, formando uma abóbada com a folhagem para abrigá-la da radiação quente e deslumbrante e conservar o frescor advindo da sua presença.” (Romero, 2000) Agora, vou trazer as recomendações para clima quente e úmido do Manual de Conforto Térmico (Frota & Schiffer, 2001). 3.2.6 Clima quente úmido: a Arquitetura e o Urbano Com relação ao clima quente úmido, decisões quanto ao partido arquitetônico relativo às edificações são bastante distintas das adotadas para o clima quente seco. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 82 244 Como a variação da temperatura noturna não é tão significativa, neste clima, que cause sensação de frio, mas suficiente para provocar alívio térmico, a ventilação noturna é bastante desejável. Devem-se, então, prever aberturas suficientemente grandes para permitir a ventilação nas horas do dia em que a temperatura externa está mais baixa que a interna. Do mesmo modo, devem-se proteger as aberturas da radiação solar direta, mas não fazer destas proteções obstáculos aos ventos. No clima quente úmido as construções não devem ter uma inércia muito grande, pois isto dificulta a retirada do calor interno armazenado durante o dia, prejudicando o resfriamento da construção quando a temperatura externa noturna está mais agradável que internamente. Nesse sentido, deve-se prever uma inércia de média a leve, porém com elementos isolantes nos vedos, para impedir que grande parte do calor da radiação solar recebida pelos vedos atravesse a construção e gere calor interno em demasia. A cobertura deve seguir o mesmo tratamento dos vedos, isto é, ser de material com inércia média, mas com elementos isolantes, ou espaços de ar ventilados, os quais têm como característica retirar o calor que atravessa as telhas que, deste modo, não penetrará nos ambientes. Em climas úmidos, a vegetação não deve impedir a passagem dos ventos, o que dará limitações quanto à altura mínima das copas, de modo a produzirem sombra, mas não servir como barreiras à circulação do ar. No que se refere ao arranjo das edificações nos lotes urbanos, elas devem estar dispostas de modo a permitir que a ventilação atinja todos os edifícios e possibilite a ventilação cruzada nos seus interiores. Isto significa que o partido arquitetônico deve prever construções alongadas no sentido perpendicular ao vento dominante. Quanto à largura das ruas, as que estiverem localizadas perpendicularmente à direção dos ventos dominantes devem ter dimensões maiores, para evitar que construções situadas em lados opostos das ruas funcionem como obstáculos aos ventos. O esquema é representado na Figura 20. Do mesmo modo, o arranjo espacial nas quadras deve incluir preocupações quanto às distâncias entre as edificações para não agirem como barreiras ao vento para as vizinhas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 83 244 Figura 20 — Esquema de ventilação urbana em climas úmidos. Agora, segundo o livro “Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano” (Romero, 2000): Princípios para as Regiões Tropicais de Clima Quente-Úmido Nestas regiões verificam-se pequenas variações de temperatura diárias e estacionais, a radiação difusa é muito intensa e a umidade do ar elevada. O controle deve tender a diminuir a temperatura, incrementar o movimento do ar, evitar a absorção de umidade, proteger das chuvas e promover seu escoamento rápido. Critérios Para a Escolha do Sítio – Localização / Ventilação/ Insolação Resumindo, deve dar-se em lugares altos, abertos ao vento, orientados para os ventos dominantes, porém não aos de velocidade alta, pois causam incômodo. O sítio deve favorecer ao escoamento da água pluvial, de grande volume nesta região. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 84 244 A Morfologia do Tecido Urbano – A Forma Nas regiões quente-úmidas, o tecido urbano deve ser disperso, solto, aberto e extenso, para permitir a ventilação das formas construídas (Figura 85). As construções devem estar separadas entre si e rodeadas de árvores que proporcionem o sombreamento necessário e absorvam a radiação solar. Esta seria uma situação ideal para áreas pouco densas. Nas áreas densamente construídas, a construção de edifícios altos entre edifícios baixos favorece a ventilação; na situação inversa, isto é, quando todos os edifícios possuem a mesma altura, forma-se uma barreira que desloca o ar, sem que este penetre no tecido urbano (Figura 86). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 85 244 As ruas A orientação das ruas, procurando a sombra que permite a permanência no espaço público, pode ser obtida quando é lançado o traçado ou através da introdução de elementos que proporcionem este fator fundamental nas regiões tropicais. Os elementos podem ser a vegetação, os portais, as marquises, o alagamento de determinados trechos, as dimensões diferenciadas das calçadas. A orientação que ofereça espaços ensolarados e espaços sombreados é a mais favorável; se acompanhada de vegetação ao lado do poente, auxilia consideravelmente a permanência no lugar ou o simples percurso do pedestre. Os caminhos de pedestre devem ser curtos e sombreados, as superfícies gramadas devem substituir as pavimentadas para reduzir a absorção da radiação solar e a reflexão sobre as superfícies construídas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 86 244 Os lotes Nas regiões quente-úmidas de baixa densidade, as dimensões dos lotes devem ser mais largas que compridas. As vedações escassas, e.de preferência naturais (vegetais), e a ventilação deve advir da rua. O alinhamento das edificações não deve ser rígido, permitindo a circulação do ar abundantemente (Figura 87). O Tamanho dos Espaços Públicos Resumindo, não deve ter grandes dimensões, a sombra é primordial, devem ser arborizados, tomando-se cuidado para evitar o acúmulo de poluentes logo abaixo das copas das árvores. (Figura 88). Romero ainda traz princípios bioclimáticos para as regiões tropicais de clima tropical de altitude. Nas regiões de clima mais ameno dos Planaltos ou Tropical de Altitude, se verificam condições semelhantes às do clima Tropical Úmido durante o período de chuvas, e semelhantes ao clima Tropical Seco no período da seca. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 87 244 No período da seca, durante o dia, deve-se lutar contra o calor excessivo e, à noite, verifica-se a necessidade de proteção contra o frio. As condições de conforto para o dia e para a noite não são as mesmas. Nas regiões de clima tropical de altura, as diretrizes para o desenho urbano não conseguem atender a todas as exigências; portanto, a forma e o desempenho das edificações são fundamentais, uma vez que o traçado não pode suprir todas as exigências climáticas da região. O controle deve tender a reduzir aprodução de calor na época úmida e na época seca diurna, incrementar o movimento do ar no período úmido e no período seco sem pó, aumentar a umidade na época seca diurna e noturna e reduzir a absorção de radiação no espaço urbano, permitindo a radiação nos edifícios, principalmente no período seco, e controlar a luminosidade. (...) Nas regiões de clima tropical de altitude ou ameno dos planaltos, um tecido compacto é recomendável para proteção contra a excessiva radiação diurna, assim como para atenuar as perdas noturnas. A ventilação deve ser favorecida ao mesmo tempo que deve ser fornecida a proteção para os ventos frios. Os lotes não exigem princípios rigorosos, sendo, portanto, permitida uma grande liberdade. Os espaços públicos não devem ser excessivamente grandes, mas sim razoavelmente abertos e densamente arborizados. A presença de água é necessária; as ruas arborizadas e orientadas de forma que sempre ofereçam um lado sombreado não devem ser muito estreitas nem muito largas; e a ventilação deve ser favorecida por meio dos anteparos necessários aos ventos das épocas secas (quentes e carregados de pó). Efeito pátio recomendável: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 88 244 A conformação da figura 93 não é recomendada, pois as edificações são uniformes, contíguas e alinhadas à rua fazendo com que o vento seja canalizado, aumentando muito a sua velocidade e não penetrando nas edificações. Quanto aos climas temperados, Frota e Schiffer escrevem: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 89 244 Em climas temperados, as decisões sobre a escolha do partido arquitetônico devem ser ponderadas a partir do grau de umidade relativa do ar, da variação da temperatura anual e diária e da quantidade de radiação recebida, notadamente nas duas estações do ano mais importantes: o inverno e o verão, bem como os índices relativos à pluviosidade. Nas localidades onde tanto o calor como o frio apresentam certo rigor, devem-se visar alternativas que permitam ora a ventilação cruzada e intensa, ora a possibilidade de fechamento hermético das aberturas para barrar eventuais ventos frios. Com relação à proteção das aberturas, deve ser considerada a opção de serem móveis o suficiente para possibilitar a penetração da radiação solar, quando desejável. Tanto a forma externa quanto o entorno das construções devem incorporar soluções que visem a atender às necessidades de insolação em relação às características dos rigores climáticos locais. Alguns cuidados nos percursos de pedestres podem evitar excesso de radiação direta ou correntes de ventos frios. Concluindo, o desenho urbano deve filtrar os elementos do clima adversos às condições de saúde e conforto térmico do homem. Para que isso aconteça, todo o repertório do meio ambiente urbano (edifícios, vegetação, ruas, praças e mobiliário urbano) deve conjugar-se com o objetivo de satisfazer às exigências do conforto térmico para as práticas sociais do homem. Romero nos traz uma tabela com os elementos do clima a serem controlados e o tipo de controle que deve ser feito através do desenho urbano, para diferentes condições de clima e/ou microclima: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 90 244 9 - GEOMETRIA SOLAR O conhecimento da geometria solar é de suma importância, tendo em vista a necessidade de controlarmos os ganhos térmicos dessa fonte de vida maravilhosa que é o sol. No Brasil, clima predominantemente quente, uma das estratégias bioclimáticas mais indicadas é a do sombreamento, e para a utilizarmos, precisamos entender um pouco sobre a geometria solar. Segundo Frota e Schiffer, para proteger a envoltória de uma edificação, seja com elementos construídos, seja com vegetação, é necessário poder-se determinar a posição do Sol, para o local em questão, na época do ano em que se deseja barrar seus raios diretos. Para tal, tem-se que recorrer a algumas noções básicas da Geometria da Insolação, a qual possibilitará determinar, graficamente, os ângulos de incidência do Sol, em função da latitude, da hora e da época do ano. Para termos uma noção da importância do sombreamento para a maioria das cidades brasileiras, abaixo, segue tabela que mostra o percentual da necessidade de sombreamento e insolação nas principais cidades brasileiras, segundo a Carta Bioclimática gerada pelo programa Analysis - BIO: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 91 244 Podemos notar nessa tabela que só nas cidades de Curitiba, Porto Alegre e São Paulo que possuem inverno mais frios, há um equilíbrio entre a necessidade de sombrear nos períodos quentes e a necessidade de sol nos períodos frios. Sendo a radiação solar nossa principal fonte de calor, deve ser explorada ou evitada conforme o caso. A radiação solar pode ser interceptada por elementos vegetais, topográficos ou arquitetônicos. Posto isso, vamos para alguns itens. 9.1 – MOVIMENTOS DA TERRA Os Movimentos da Terra são: rotação e translação. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 92 244 A rotação ao redor de um eixo Norte-Sul, que passa por seus pólos, origina o dia e a noite. O movimento de translação da Terra ao redor do Sol determina as quatro diferentes estações do ano. Por conta da inclinação que existe entre o eixo de rotação e o plano de translação da Terra, acontecem os solstícios. Há 2 momentos ao longo do ano onde temos os extremos de maior e de menor trajetória solar, sendo respectivamente, o solstício de verão e o de inverno. Normalmente, no dia 21 de dezembro temos o maior número de horas de sol, e no dia 21 de junho, o menor número de horas de sol, no hemisfério sul. Assim, no dia 21 de dezembro temos o solstício de verão no hemisfério sul e, simultaneamente, o solstício de inverno no hemisfério norte. Equinócio é a denominação que se dá àquelas datas do ano onde o dia tem a mesma duração que a noite. Exatamente 3 meses após cada um destes solstícios, a Terra está em uma posição em que o sol incide igualmente em cada um dos seus hemisférios, e o ângulo de 23,5º não influi. São os Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 93 244 equinócios, que acontecem nos dias 21 de março (equinócio de outono no hemisfério sul) e 21 de setembro (equinócio de primavera no hemisfério sul). Assim como nos solstícios, o outono inicia no Norte quando a primavera inicia no Sul e vice-versa. Esse ângulo de inclinação de 23,5º é que gerou os Trópicos de Capricórnio e de Câncer, sendo o primeiro localizado no hemisfério sul e, o segundo, no hemisfério norte, cada qual a 23,5º da linha do Equador. Observando as figuras anteriores, vemos que, no dia 21 de junho os raios solares estão perpendiculares ao Trópico de Câncer, logo a Terra está mais próxima do sol naquela latitude, sendo solstício de verão no hemisfério Norte. Nesse mesmo momento, a Terra se encontra mais longe do sol no Trópico de Capricórnio, sendo solstício de inverno no hemisfério sul. Nos dias 21 de março e 21 de setembro, os raios solares estão perpendiculares à linha do Equador (latitude 0º), e os dias têm o mesmo número de horas que as noites. Já no dia 21 de dezembro, temos os raios solares perpendiculares ao Trópico de Capricórnio, sendo solstício de verão no hemisfério sul e solstício de inverno nohemisfério norte. Data de início das estações no hemisfério sul: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 94 244 Data Denominação 21 de março Equinócio de outono 21 de setembro Equinócio de primavera 21 de junho Solstício de inverno 21 de dezembro Solstício de verão Fonte: Apostila UFRGS – Geometria Solar. Frota e Schiffer tratam os movimentos da Terra como movimento aparente do sol, tendo em vista que um observador localizado em um ponto qualquer da superfície do globo terrestre terá a impressão de que é o Sol que se movimenta ao redor da Terra, ao longo do dia e do ano. 9.2 - POSIÇÃO DO SOL NO CÉU A posição do sol no céu pode ser definida por 2 ângulos, a Altura Solar (H) e o Azimute Solar (A). O Azimute Solar é o ângulo que a projeção do sol faz com a direção norte. Altura solar é o ângulo formado entre o sol e o plano horizontal. Ambos os ângulos são importantes para a verificação da insolação em aberturas nas edificações e no projeto de proteções solares. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 95 244 9.3 - NORTE GEOGRÁFICO X NORTE MAGNÉTICO O Norte Geográfico é o verdadeiro e o correto para utilização da geometria solar, mas, a bússola lê o Norte Magnético, o qual tem uma defasagem angular devido à declinação magnética do local. 9.4 – CARTA SOLAR Segundo Frota e Schiffer, as cartas solares consistem na representação gráfica das trajetórias aparentes do Sol, projetadas no plano do horizonte do observador, para cada latitude específica. Para traçar os diagramas solares, considera-se a Terra fixa e o Sol percorrendo a trajetória diária da abóbada celeste, variando de caminho em função da época do ano. Existem vários métodos de projeção cartográfica que podem ser utilizados para representação das trajetórias aparentes do Sol, dentre os quais destacam o ortográfico, o equidistante e o estereográfico. Em todos esses métodos a abóbada celeste é representada por um círculo cujo centro é a projeção do zênite do observador no plano do horizonte. Os azimutes solares são representados por linhas irradiadas do centro, e as alturas solares são indicadas por círculos concêntricos, em cada um dos métodos considerados. O método mais utilizado é a projeção estereográfica: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 96 244 (Frota & Schiffer, 2001) O plano de projeção é o plano do horizonte do observador, o centro de projeção (C) é o nadir do observador. Na projeção estereográfica, as circunferências representativas das alturas solares na abóbada celeste se projetam como circunferências concêntricas. Os azimutes são representados como linhas que partem do centro da abóbada, ou seja, do observador. As trajetórias solares projetam-se como arcos de circunferência. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 97 244 (Frota & Schiffer, 2001) Ainda conforme Frota e Schiffer, na prática, utilizar cartas solares cuja variação da latitude representada, com relação à real, seja até por volta de 3°, não resulta em desvios significativos. Livro Eficiência Energética na Arquitetura (Lamberts & al., 2012): Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 98 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 99 244 O sol “risca” a abóboda celeste enquanto se “move” por ela durante o dia e projeta no plano horizontal uma linha curva. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 100 244 Podemos marcar pontos para cada hora do dia e visualizar todos os horários em que o sol está presente naquele dia. Destas trajetórias, usualmente, pelo menos três são indicadas graficamente: as dos solstícios, que são as extremas do percurso, e as dos equinócios. O sol passa pela mesma trajetória 2 vezes por ano, exceto nos solstícios. Exemplos de cartas solares, observar as latitudes: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 101 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 102 244 Acima, exemplo da carta solar de Florianópolis (latitude 27,6° S). A linha que representa o solstício de verão é bem mais longa que a linha que representa o solstício de inverno. Para se saber o posicionamento exato do sol, precisamos da carta solar com uma malha para os possíveis azimutes e alturas solares, facilitando a leitura dos ângulos. Carta solar final, com as trajetórias para os dias 21 de cada mês, as horas marcadas e a malha para leitura de azimutes e alturas solares: As linhas radiais representam os azimutes solares (ângulos medidos no sentido horário a partir do Norte que indicam a diferença entre este e a projeção do sol no plano horizontal) e os círculos concêntricos indicam as alturas solares (ângulos que medem a diferença entre o sol e o horizonte). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 103 244 9.5 - APLICAÇÕES PRÁTICAS DA CARTA SOLAR 9.5.1 - Horários de insolação A informação mais imediata que se pode extrair das cartas solares é a relativa ao horário de insolação sobre superfícies horizontais e verticais, segundo a orientação determinada. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 104 244 Nesse exemplo retirado da Apostila de Geometria Solar da UFRGS, podemos observar que a fachada Leste recebe sol desde o seu nascer até 12:00h. A fachada Norte não recebe sol, no dia 22 de dezembro até 9:00h da manhã, e depois das 15:00h. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 105 244 Fachada Oeste, recebe sol após 12:00h até o pôr do sol. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 106 244 Fachada Sul, só recebe sol nos meses de outubro a fevereiro. Exemplo retirado do Manual de Conforto Térmico (Frota & Schiffer, 2001): Tendo-se uma superfície vertical orientada, por exemplo, a NE, marcam-se na carta solar as linhas que definem a fachada e a sua normal, a qual apontará para NE. A área hachurada na carta solar corresponde à projeção da região da abóbada celeste que se situa atrás da superfície NE em questão. Isto significa que o Sol não atingirá esta superfície quando estiver nessa região da abóbada celeste. Através de leitura direta na carta solar representada na Figura 34, vê-se que a superfície voltada para NE, se estiver livre de obstáculos externos, receberá radiação direta do Sol, por exemplo, no dia 22 de dezembro desde o nascer do sol até o meio-dia e em 3 de abril até aproximadamente 13 horas e 45 minutos. O procedimento é o mesmo para se determinar o horário de insolação para superfícies verticais com orientação distintadaquela acima considerada. Deve-se apenas cuidar em Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 107 244 marcar corretamente a normal à superfície, que deve apontar para a sua orientação particular. 9.5.2 - Sombreamento do entorno A carta solar também pode ser usada para a determinação do sombreamento que um edifício faz no seu entorno. Primeiro, temos que ler, na carta solar, o azimute e a altura solar, para determinado dia e horário. Exemplo: (Apostila UFRGS – Geometria Solar) Nesse exemplo, foram escolhidos os dias 23 de fevereiro e 22 de junho, no horário de 11:00 h. Em primeiro lugar, marcam-se os pontos correspondentes ao horário de 11:00 h nas trajetórias solares dos dias 23 de fevereiro e 22 de junho. Para achar-se o ângulo do azimute (medido em sentido horário e em relação ao Norte, indo de 0° a 360°), traça-se uma reta do centro (ponto do observador) passando pelo ponto marcado. Para o dia 22 de junho, é a reta vermelha da próxima figura, onde achou-se 18°. Já os ângulos das alturas solares são representados pelos círculos concêntricos. Traça-se um círculo passando pelo ponto vermelho (11:00 h do dia 22 de junho) e pode-se perceber que a altura solar é de quase 37°. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 108 244 O mesmo procedimento foi feito, em azul, para às 11:00 h do dia 23 de fevereiro. Como eu quero que vocês fiquem “feras”, vou trazer mais 2 exemplos, agora, retirados da Apostila da UFSC sobre Orientação e Diagrama Solar: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 109 244 A altura solar e o azimute são as informações necessárias para projetar uma sombra em uma determinada hora. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 110 244 Fonte: Apostila da UFSC sobre Orientação e Diagrama Solar. O exemplo de cálculo de sombreamento do entorno do livro de Lamberts et al., foi feito em cima da carta solar de Florianópolis. E, vamos verificar abaixo. (É interessante que vocês analisem a carta solar da cidade onde moram, da capital do Estado onde moram, ...) No livro, já é dada a altura solar de 37° e o azimute solar de 67°, para o dia 21 de março às 9:00 h, mas, ressaltei os valores na carta solar de Florianópolis: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 111 244 A figura a seguir, mostra a sombra: (Lamberts & al., 2012) A figura mostra 2 possibilidades de traçado da sombra: A) Sombra calculada por trigonometria. B) Sombra calculada com transferidor e escalímetro. Normalmente, se faz o cálculo para os 2 solstícios e para o equinócio, em 3 horários, um pela manhã, um ao meio-dia e um à tarde. Em planta, desenha-se o sentido da sombra baseando-se no ângulo de azimute solar. Algumas dicas: os azimutes ao meio dia são sempre 0° e os azimutes às 9:00 h e às 15:00 h são complementares. As alturas solares, em um mesmo dia, às 9:00 e às 15:00 são iguais. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 112 244 9.5.3 - Penetração solar em ambientes Agora, vamos entender como se calcula a penetração solar nos ambientes. Sendo muito importante, tanto para se evitar, quanto para permitir que o sol penetre pelas aberturas da edificação. Também teremos que verificar os ângulos do azimute solar e da altura solar na carta solar para os dias e horários desejados. Em corte, usamos o ângulo da altura solar e, em planta, o ângulo do azimute. É interessante planificar o ambiente para facilitar o processo da visualização da mancha iluminada no piso e nas paredes. A aula de desenho técnico ajuda no entendimento. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 113 244 Fonte: Frota e Schiffer. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 114 244 9.6 - TRANSFERIDOR DE ÂNGULOS OU TRANSFERIDOR AUXILIAR • Utilizado para converter ângulos da geometria solar de elementos construtivos, como obstruções, aberturas, proteções solares, edifícios, vegetação. • Útil para a análise mais rápida e fácil do sombreamento do entorno, penetração solar e proteções solares. • Facilita o traçado de máscaras. O transferidor de ângulos converte para a geometria solar ângulos de elementos construtivos como obstruções, aberturas, proteções solares, edifícios, vegetação entre outros. O transferidor consiste em um círculo de mesmas dimensões do da carta solar. Neste círculo, existem linhas radiais e linhas curvas, cada uma representando uma possível aresta do elemento a ser analisado. Cada plano de um determinado elemento sob análise pode ser convertido em uma combinação de duas ou mais linhas. Para entender o funcionamento do transferidor de ângulos, é necessário conhecer-se os três principais tipos de ângulos existentes, o 𝛼 (alfa), o 𝛽 (beta) e o 𝛾 (gama). (Lamberts & al., 2012) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 115 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 116 244 (Frota & Schiffer, 2001) – Anexo 14 O transferidor auxiliar indica as projeções estereográficas sobre o plano do horizonte para um observador situado em uma superfície vertical dos planos definidos c. No transferidor auxiliar apresentado no Anexo 14 e Figura 38 não se encontram traçados os ângulos 𝛾, visto que, na prática, eles podem ser obtidos através dos ângulos 𝛼, girando-se a figura em 90°. Ângulo 𝜶 Representa um ângulo formado entre o plano horizontal e um plano vertical, podendo ter valores entre 0° e 90°, quando o plano vertical está, respectivamente, coincidindo com o plano horizontal (linha do horizonte) ou coincidindo com o zênite. Conforme o plano se inclina a partir do zênite em direção ao horizonte, o ângulo alfa diminui seu valor. O traçado de alfa no transferidor de ângulos é uma linha curva que representa a projeção da aresta horizontal de um plano em relação ao ponto conhecido como nadir, diametralmente oposto ao zênite. O 𝜶 auxilia no traçado de superfícies sobre a carta solar, a partir do traçado de suas arestas horizontais. (Lamberts & al., 2012) Ângulo 𝜷 Representa o azimute da aresta a ser considerada. Seu valor pode variar de 0º a 360º, mas pode também ser considerado variando de 0º a 90º em cada um dos quatro quadrantes da circunferência. O 𝛽 auxilia no traçado de arestas verticais sobre a carta solar. (Lamberts & al., 2012) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 117 244 Ângulo 𝜸 Traçado da mesma forma que o alfa, porém rotacionado em 90º em relação a este. Pode delimitar os ângulos 𝛼 e 𝛽. Também representa superfícies horizontais, porém nas bordas ortogonais às que dão origem ao ângulo 𝛼. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix118 244 Fonte: http://www.ufrgs.br/labcon2/aulas_2009-1/Aula8_ProtecaoSolar.pdf Aula difícil, não é? Talvez seja melhor uma pausa para tomar um café, respirar um pouco, antes de vermos os ângulos de sombra (𝛼 , 𝛽 e 𝛾), que constam no transferidor auxiliar, sob a ótica do Manual de Conforto Térmico (Frota & Schiffer, 2001). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 119 244 4.2.2 Transferidor auxiliar Os ângulos de sombra utilizados no método do traçado de máscaras não são expressos em valores numéricos, e sim através de suas projeções estereográficas no plano do horizonte do observador. Para melhor compreensão de quais ângulos encontram-se projetados estereograficamente neste gráfico, considera-se um observador A situado em uma superfície vertical e um ponto P externo a esta superfície. Pelo ponto P traçam-se três retas particulares: r, s, t, conforme Figura 36. A reta r é paralela à superfície vertical e ao plano do horizonte do observador. A reta s é paralela à superfície vertical e perpendicular ao plano do horizonte do observador. A reta t é paralela ao plano do horizonte do observador e perpendicular à superfície vertical. Portanto, como relação ao observador A, os ângulos 𝜶 determinarão a posição de retas horizontais paralelas ao seu plano do horizonte; os ângulos β, retas verticais perpendiculares a seu plano do horizonte; e os ângulos 𝜸, retas horizontais perpendiculares à superfície vertical. (Frota & Schiffer, 2001) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 120 244 9.7 - PROTEÇÕES SOLARES As proteções solares podem ser de diversos tipos, há que se analisar as necessidades da insolação, assim como a necessidade de bloqueio da mesma, por conta dos ganhos de calor advindos e, pelo ofuscamento que causa, prejudicando o conforto lumínico. A fim de que possamos projetá-las, vamos utilizar os conceitos estudados de geometria solar conjugados com o conhecimento do clima do local, de forma a conseguirmos o conforto térmico do usuário e um bom desempenho térmico do edifício. Abaixo, exemplo retirado da apostila sobre proteção solar da UFRGS mostrando a análise das necessidades da cidade de Porto Alegre em relação à insolação. Há programas que já nos fornecem essas necessidades de sombreamento para algumas cidades brasileiras. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 121 244 O arquiteto deverá analisar cada caso, pois a carga térmica interna do ambiente deverá ser considerada, logo, precisamos saber, por exemplo, se a edificação será uma academia, um Crossfit, etc., assim como os equipamentos que abrigarão. O programa Analysis-BIO considera como necessidade de sombreamento os horários do ano nos quais as temperaturas excedem 20º C. O Analysis-SOL-AR mostra faixas de sombreamento, traçando manchas para os 2 semestres do ano diretamente sobre a carta solar da cidade especificada. (Figuras 4-31 e 4-32) (Lamberts & al., 2012) A tabela acima nos mostra que, se a carga interna da edificação for considerável, devemos sombrear mesmo que a temperatura externa seja abaixo de 20º C. Essa análise da necessidade de sombreamento e insolação, normalmente, se faz uma para o primeiro semestre do ano (dezembro a junho) e outra para o segundo semestre do ano (julho a dezembro). Podemos perceber, analisando as 2 cartas solares seguintes, que há uma grande diferença entre as necessidades de sombreamento nos 2 semestres para a cidade em questão. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 122 244 Isso implica em soluções de brises com partes fixas, para sombrear o sol indesejável comum aos dois períodos e partes móveis, para sombrear o sol indesejável do período mais quente quando necessário, porém deixando a abóboda celeste desobstruída no período mais frio, quando o brise não é mais requerido. Para projetar o brise ideal para certa orientação desenham-se ângulos 𝛼 , 𝛽 e 𝛾 sobre a carta solar com o objetivo de bloquear totalmente a mancha de sol indesejável e o mínimo possível do restante. A combinação destes ângulos resulta no brise necessário. (Lamberts & al., 2012) Para uma proteção solar eficiente, deve-se bloquear, com os ângulos 𝛼 , 𝛽 e 𝛾, a área vermelha da carta solar. Olhem a diferença da mesma avaliação dos dados de temperatura feita pelo programa Analysis- SOL-AR sendo que para a cidade de Fortaleza: (não consegui imagem melhor, retirei do livro Eficiência Energética na Arquitetura, o qual tem, no apêndice 1, painéis bioclimáticos para 14 cidades brasileiras, a fim de facilitar a análise bioclimática e a tomada de decisões relativas ao projeto). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 123 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 124 244 O caso mais freqüente, na prática, é ter-se uma abertura com uma dada orientação solar e desejar-se barrar a radiação solar direta em um determinado horário. Para tanto, desenha-se, inicialmente, a máscara desejada sobre a carta solar e a partir dela é que se dimensiona o dispositivo de proteção. Este procedimento possibilitará várias soluções distintas de dispositivos que satisfaçam as necessidades de proteção indicada, devendo- se escolher a mais conveniente para o caso em questão. (Frota & Schiffer, 2001) Para podermos escolher os dispositivos de proteção que sejam mais adequados a cada situação, vamos estudar o formato de sombreamento de alguns tipos de proteção solar. Nas questões de prova, normalmente, a banca pede para relacionar a máscara de sombra ao tipo de brise, por isso, ao final desse tópico, trouxe tabelas de brises de Olgyay e de Lamberts. Também são cobrados os ângulos de sombra necessários para se fazer o traçado dos tipos de brises, tais como os horizontais, verticais e os mistos. E para quais orientações de fachadas eles são adequados. Logo, vocês só precisam ter uma ideia de como se faz o projeto de proteções solares. 9.7.1 - Máscara produzida por placa horizontal infinita (Frota & Schiffer, 2001) Considera-se uma abertura na superfície vertical da Figura 39. Sobre esta abertura, coloca-se uma placa horizontal de comprimento infinitamente grande. Um observador situado na borda de baixo Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 125 244 dessa abertura não enxergará uma parte do céu sobre sua cabeça, a partir do limite do ângulo de sombra vertical (𝛼). Essa região do céu fica assim “mascarada” para este observador. A região do céu não-visível pelo observador, em função da placa horizontal, é a definida pelos planos AZC e ABC. A projeção estereográfica desta região no plano do horizonte é a delimitada pelo arco de circunferência AC. Os pontos A e C, por serem pertencentes ao plano do horizonte do observador, o qual é um plano infinito, serão a projeção estereográfica dos pontos no infinito da placa horizontal. Na prática, tendo-se o ângulo 𝛼, lê-se no transferidor auxiliar a sua projeção estereográfica, obtendo-se diretamente a máscara produzida pela placa. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 126 244 Fonte: ApostilaUFSC – Aula Orientação e Diagrama Solar. Pontos importantes: 1. Ligar esse formato às proteções solares horizontais. 2. Saber que, para o traçado dos brises horizontais, o ângulo de referência é o alfa (𝛼), sempre utilizado em cortes. 3. Ter consciência de que as proteções solares horizontais são ideais para o bloqueio do sol em horários em que esteja alto. Tendo em vista que a eficiência total é obtida quando sua altura está entre o alfa e o zênite. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 127 244 Observe que temos uma área onde o sol é bloqueado em toda a área de abertura (eficiência total) e uma área que o mesmo, à medida que desce em direção do horizonte, já começa a penetrar por parte da abertura. Os ângulos de sombra são sempre medidos a partir de uma posição específica do observador na abertura considerada. Assim, para uma determinada posição do Sol, apenas parte da abertura pode estar sendo sombreada. Nesse caso se diz que para este horário a eficiência do dispositivo de proteção solar é parcial. Do mesmo modo que se toda a abertura estiver à sombra como conseqüência da existência do dispositivo, diz-se que sua eficiência é total, naquele momento. Se, ao contrário, o dispositivo não produzir sombra em nenhum ponto da abertura, sua eficiência será nula, no período em que isto acontecer. (Frota & Schiffer, 2001) Para um mesmo valor de 𝛼 (ângulo de sombra vertical), podemos ter eficiências parciais diferentes. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 128 244 Se examinarmos as ilustrações relativas ao ângulo 𝛼, na Figura 39, sobretudo aquela que indica um corte transversal, será possível observar que, na verdade, o ângulo de sombra vertical (𝛼) é medido a partir do plano do horizonte até o limite externo da placa horizontal. Isto significa que se podem desenhar outras placas infinitas inclinadas, cujas bordas também serão definidas por um mesmo ângulo α com o plano do horizonte do observador. Todas estas placas produzirão máscaras cujas zonas de eficiência total serão idênticas, alterando-se apenas as de eficiência parcial e nula (ver figura 41). 9.7.2 - Máscara produzida por placa vertical infinita (Frota & Schiffer, 2001) Tendo-se uma placa vertical de comprimento infinito, colocada na extremidade esquerda da abertura, o observador situado no peitoril, no extremo oposto, deixará de enxergar parte do céu à sua esquerda, a partir do ângulo β até o limite da fachada. O ângulo será denominado β da esquerda ou da direita em função de sua localização em relação à normal ao observador e, portanto, dependerá da posição considerada deste observador na janela (ver figura 42). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 129 244 Esse tipo de proteção tem eficácia para bloquear o sol em horários que esteja baixo. O ângulo usado para o traçado de sombra de proteções solares verticais é o Beta (𝛽), sempre utilizado em planta. Note que a máscara da sombra é triangular para placa vertical infinita. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 130 244 Assim como ocorre com o ângulo de sombra vertical alfa (𝛼), mantendo-se o ângulo de sombra horizontal beta (𝛽), podemos ter eficiências parciais diferentes de acordo com a inclinação da placa vertical. 9.7.3 - Máscara produzida por placas horizontais finitas (Frota & Schiffer, 2001) Na maioria das vezes, temos um brise acima da janela com uma determinada largura, sendo assim, a sombra fica limitada também pelo ângulo 𝛾. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 131 244 Usam-se 2 ângulos 𝛾, um em cada borda lateral da proteção solar. Esses ângulos, em geral, são medidos entre as bordas laterais de proteção e a linha do peitoril. Lembrando-se que o ângulo vertical 𝛾 é traçado da mesma forma que o alfa, porém rotacionado em 90º em relação a este, e medido em vista frontal. A máscara de sombreamento final da proteção solar será composta da área que une os 3 ângulos medidos. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 132 244 No caso real de uma placa horizontal com comprimento finito, o procedimento para determinar qual o sombreamento que ela produzirá sobre uma abertura pertencente a uma superfície vertical se baseia naquele relativo ao método do traçado de máscaras. Assim, os pontos limites da placa horizontal (A e B) podem ser determinados pelos ângulos 𝛼 e 𝛾 com relação ao observador situado nos extremos do peitoril respectivamente abaixo dos pontos considerados. (Frota & Schiffer, 2001) A zona de eficiência total indicada na máscara da Figura 44 representa o sombreamento produzido pela parte da placa horizontal que ultrapassa os limites da abertura. Tendo-se uma placa cuja extremidade coincide com a da abertura, a zona de eficiência total corresponderia apenas ao segmento de reta definido por 𝑂𝐴. Utilização do transferidor auxiliar: (rotacionado a 90º) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 133 244 9.7.4 - Máscara produzida por placas verticais finitas (Frota & Schiffer, 2001) A máscara de sombra para proteções solares verticais também é limitada pelo ângulo de sombra 𝛾. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 134 244 Frota e Schiffer trazem um exemplo no qual a proteção vertical tem altura igual à da abertura. Nesse caso, o sombreamento total da abertura só se dará quando o sol estiver na linha do horizonte. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 135 244 9.7.5 - Máscara produzida por placas horizontais finitas (Frota & Schiffer, 2001) Será a união das máscaras produzidas por cada proteção. 9.7.6 - Dimensionamento de um dispositivo de proteção a partir da máscara (Frota & Schiffer, 2001) Como já foi mencionado, é o caso mais frequente. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 136 244 O exemplo do Manual de Conforto Térmico é uma abertura orientada para 20º à esquerda do Norte, em latitude 24º. Sendo necessário sombreá-la, com eficiência total, de 22 de dezembro a 21 de março, entre 13 e 16 horas. A região hachurada na Figura 47 é aquela que deve ser mascarada pelo dispositivo de proteção solar. Sobrepõe-se esta Figura 47 ao transferidor auxiliar para escolher quais ângulos α, β ou γ irão delimitar um dispositivo solar que mascare a região do céu desejada. Como alternativa de dispositivo de proteção solar, pode-se adotar uma placa horizontal sobre o limite superior da abertura, com aba lateral esquerda de forma retangular. Observe-se, porém, que esta alternativa, apesar de dispor da mesma área de placa, impede a penetração total de sol até o final dos dias do período considerado, o que deve ser analisado sob o ponto de vista da conveniência. (Frota & Schiffer, 2001) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731- Vinícius Felix 137 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 138 244 Seguem exemplos da apostila sobre proteções solares da UFRGS: Fonte: http://www.ufrgs.br/labcon2/aulas_2009-1/Aula8_ProtecaoSolar.pdf Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 139 244 Exemplo 1 – Fachada Norte: Observem que a necessidade do exemplo é de bloquear o sol em momentos nos quais, ele está com a altura elevada. Ao final, veremos a solução de um brise horizontal. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 140 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 141 244 Exemplo 2: Fachada Noroeste: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 142 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 143 244 Nesse segundo exemplo, o ângulo de sombra que bloqueia o sol no período indesejado é o beta, o qual indicou um brise vertical. A seguir, seguem imagens do livro Design With Climate (Olgyay, 2015). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 144 244 As imagens estão ilegíveis no livro também, logo, não tem como melhorá-las. Mas, mesmo assim, achei interessante tê-las nessa aula, para quem quiser tirar proveito. Só de olhar as máscaras de sombras das proteções solares, já dá para acertar questão de prova. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 145 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 146 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 147 244 A seguir, tabela de brises do Livro Eficiência Energética na Arquitetura: (Lamberts & al., 2012) adaptada de Dutra (1990). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 148 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 149 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 150 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 151 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 152 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 153 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 154 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 155 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 156 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 157 244 10 - VENTILAÇÃO NATURAL 10.1 - FUNÇÕES DA VENTILAÇÃO NATURAL Funções da ventilação natural: Promover a renovação do ar, mantendo a qualidade do ar respirável, retirando os poluentes e introduzindo ar renovado; Proporcionar o conforto térmico dos usuários, reduzindo a umidade do ar e acelerando as trocas de calor, através da evaporação do suor da pele; Permitir o resfriamento das superfícies interiores e exteriores dos edifícios, removendo o calor por convecção. Após o sombreamento, é a estratégia bioclimática mais importante para o Brasil, além de ser uma das mais antigas estratégias de resfriamento passivo. É resultante de movimentos de ar, através de trocas entre ar interno e externo ou pela própria circulação de ar interior. As cidades em azul, na tabela abaixo, têm necessidade de ventilação natural em mais de 50% das horas do ano e as cidades em amarelo têm necessidade de ventilação somente no verão, porém em mais de 50% das horas do período. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 158 244 Importante lembrar que a ventilação natural é recomendada para temperaturas entre 20ºC e 32ºC (carta bioclimática), pois a partir daí os ganhos térmicos por convecção funcionariam mais como aquecimento do ambiente que como resfriamento. E que entre 27ºC e 32ºC, a ventilação só é eficiente se a umidade relativa do ar tiver valores entre 15% e 75% O vento, tal como o sol, também pode ser desejável no verão e indesejável no inverno. Nesses dois períodos, o vento pode ser diferente dependendo de cada local. Fatores como topografia, vegetação e as edificações alteram a direção e intensidade do vento, como já vimos. Exemplo de rosa-dos-ventos: a primeira indica as velocidades predominantes e a segunda, as frequências: (Florianópolis, geradas pelo programa Analysis SOL-AR) (Lamberts & al., 2012) É importante ressaltar que os dados de vento são normalmente coletados em estações meteorológicas em locais mais abertos, como aeroportos e áreas suburbanas, longe da rugosidade da cidade. Deve-se, portanto, corrigir os valores indicados nas rosas dos ventos. O arquiteto não pode orientar o edifício unicamente pela posição do sol. A equação que determina a orientação do edifício, em função da variável sol (estabelecida pela sua posição), deve considerar também a variável vento já que “o vento pode modificar em vários graus a orientação de um edifício” (Olgyay, 1998) Olgyay, de forma resumida, descreve o método desenvolvido por I.S. Wiener, onde se destaca que para essa avaliação dos fatores específicos de vento do local, são necessários 3 tipos de dados: 1. Frequencia dos ventos, em termos de porcentagem de tempo. 2. Velocidade em m/s. 3. Características gerais, tais como brisas quentes ou frescas. Olgyay afirma que o método para modificar a orientação com relação ao sol, a partir dos resultados dos fatores do vento tem 3 fases: 1. Recolher e avaliar os dados acerca dos efeitos produzidos pelos fatores do vento. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 159 244 2. Recolher e avaliar os dados da orientação solar. 3. Determinar a orientação definitiva, a partir dos dados combinados do sol e do vento. Victor Olgyay considera o sol e o vento os principais condicionantes parase encontrar a orientação ideal, por isso é imprescindível a análise conjunta da iluminação e da ventilação natural. Por exemplo, em climas quentes, como os de Fortaleza e Rio de Janeiro, a orientação do edifício deve evitar a radiação solar direta e acolher as brisas refrescantes. Segundo Givone (1994), a necessidade de se minimizar o impacto do sol nos edifícios, nos climas quente secos, é prioritária em relação à ventilação, embora essa seja importante à noite. Já nos climas quente úmidos, Givone considera que o principal fator ao se determinar a orientação do edifício é propiciar a ventilação cruzada, fluindo pelo seu interior. Givone ressalta que a orientação em função da ventilação não condiciona que o edifício seja perpendicular à direção do vento. Os ventos podem ser oblíquos, estando em um ângulo de 30 a 120 graus em relação à fachada, que podem propiciar uma efetiva ventilação cruzada, caso as aberturas estejam a barlavento e a sotavento. Segundo Frota e Schiffer, a ventilação proporciona a renovação do ar do ambiente, sendo de grande importância para a higiene em geral e para o conforto térmico de verão em regiões de clima temperado e de clima quente e úmido. A renovação do ar dos ambientes proporciona a dissipação de calor e a desconcentração de vapores, fumaça, poeiras, de poluentes, enfim. No livro Energia na Edificação (Mascaró, 1985), temos, no Capítulo 3 que trata de Sítio e Energia, importantes estratégias para reduzir-se o ganho de calor dentro do edifício utilizando-se da ventilação natural: Convecção sobre superfícies expostas à radiação (condição de verão nas regiões sul e sudeste) Nos climas quentes e úmidos, o efeito convecção em superfícies expostas à radiação é desejável, porque o movimento do ar tende a esfriá‐las por evaporação, já que estas estão frequentemente úmidas. Por isso, deve-se aproveitar qualquer mecanismo que facilite o movimento do ar sobre as superfícies expostas à radiação ou, pelo menos, aproveitar plenamente os ventos da região. Nos capítulos dedicados ao estudo do sítio e da ventilação são apresentadas diversas propostas para se obter esse efeito, destacando-se: Escolha de lugares altos ou nas encostas; Orientação da declividade da cobertura para os ventos dominantes; Evitar barreiras contra ventos dominantes favoráveis; Evitar as zonas neutras (ou de calmaria) entre edificações adjacentes; Preservar os canais de ventilação entre conjunto de edifícios próximos; Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 160 244 Verificar a influência da forma e altura do entorno em relação à direção dos ventos dominantes e o edifício em estudo. A convecção sobre superfícies internas também é importante, pois retira o calor que atravessa as superfícies externas. É importante a localização de bocas de saídas estratégicas para a retirada do ar quente. A ventilação higiênica deve se dar acima do corpo humano. A ventilação natural relaciona-se principalmente com o estado do ar, ou seja, com sua temperatura, umidade e velocidade. O ar quente tende a subir e o ar frio, a baixar. Duas massas de ar, postas em contato através de uma abertura, se mesclarão lentamente, caso tenham a mesma temperatura e umidade. Temperaturas distintas geram duas correntes; uma de ar quente, que sobe num sentido, e outra de ar frio, que baixa em sentido oposto. A ventilação dá-se também por diferença de pressão entre o interior e o exterior, com filtrações através das fissuras e janelas, poros das paredes e coberturas, ou pelo efeito chaminé. Nos climas quente-úmidos e nos compostos por estação fria, mas com permanente e alta umidade relativa do ar, a ventilação deve ser constante. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 161 244 Essa ventilação constante tem três funções: A de dar conforto ao usuário do edifício, chamada de ventilação de conforto. Ela é necessária nos climas quente-úmidos e na estação quente dos climas compostos úmidos, e sua função é a de retirar a umidade do corpo, facilitando a troca térmica entre o usuário e seu entorno através da convecção. A de manter a qualidade do ar. Esta não só é necessária nos climas quente-úmidos, mas também nos climas compostos úmidos por estação fria, durante o inverno. É chamada de ventilação higiênica e sua função é renovar o ar do local. Deve ser produzida na parte superior do local (onde está o ar aquecido), longe do usuário para lhe evitar desconforto. Resfriamento das superfícies interiores do local (especialmente do forro) por convecção, durante o período quente dos climas úmidos. (Mascaró, 1985) Ainda segundo Lúcia Mascaró, a ventilação natural depende de fatores fixos, como: a. Forma e características construtivas do edifício; b. Forma e posição dos edifícios e espaços abertos vizinhos; c. Localização e orientação do edifício; d. Posição, tamanho e tipo das aberturas. E de fatores variáveis, como: a. Direção, velocidade e frequência do vento; b. Diferença de temperaturas interiores e exteriores. Toledo (1999) e Rivero (1985) afirmam que a ventilação natural pode ser térmica ou dinâmica. A ventilação térmica baseia-se na diferença entre temperaturas do ar interior e exterior, que acarretam pressões distintas, provocando um deslocamento do ar da zona de maior pressão (ar frio) para a de menor pressão (ar quente). “A ventilação natural dinâmica é causada por pressões e depressões que se geram nos volumes como consequência da ação mecânica do vento” (Rivero, 1986) 10.2 - VENTILAÇÃO A NÍVEL DE EDIFÍCIO (MEIO EXTERNO) A implantação dos prédios, levando-se em consideração seu comprimento, largura, altura, orientação em relação à direção do vento, a distância entre eles, será de fundamental importância para a ventilação natural. Efeitos aerodinâmicos devidos à forma do edifício ou à do seu entorno: A forma da edificação exerce forte influência em relação ao movimento do ar. O edifício, como volume, gera fluxos de ar ao redor de si. “Quando o vento atinge um anteparo como uma edificação ou colina, ele cria uma zona de alta pressão e velocidade crescente a barlavento do objeto (no lado que está sendo atingido pelo vento) e uma zona de baixa pressão e velocidade menor a sotavento do Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 162 244 anteparo. A velocidade aumenta à medida que o vento contorna os lados e o topo do anteparo.” “O vento é acelerado quando tem que passar por uma área mais estreita, de acordo com o efeito Venturi, por exemplo, quando ele flui através de uma brecha entre duas construções ou através de uma depressão entre duas dunas, ou quando canalizado ao fluir paralelamente às bordas de um cânion.” “Na maioria dos casos, a alta pressão ocorre no lado à barlavento e a baixa pressão, a sotavento, enquanto o vento que é direcionado ao passar pelas arestas de uma edificação aumenta sua velocidade.” (Brown & Decay, 2004) 10.2.1 - Efeito barreira Segundo Lúcia Mascaró, é a influência de um edifício laminar no entorno imediato. O edifício laminar, sob o ponto de vista da ventilação, é um prédio estreito, 10 m, de altura homogênea de até 30 m (10 pavimentos) e comprimento mínimo igual a 8 vezes a altura. Quando a altura do edifício é menor que a lâmina a influência no entorno é negativa. Quando o entorno é formado por lâminas paralelas próximas, a primeira lâmina produz o efeito barreira nas seguintes. Quando há incidência de vento a 45 em uma fachada com altura entre 15 a 25 m, a maior parte do fluxo de ar passa por cima e cai em parafuso atrás, criando zona de turbulência e redemoinhos. Quando entre as lâminas, com incidência ortogonal do vento,existir uma distância de 1 a 2 vezes a sua altura, consegue-se ventilar o espaço superior. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 163 244 (Mascaró, 1985) 10.2.2 - Efeito Venturi O efeito Venturi é um fenômeno de funil formado por dois edifícios próximos cujos eixos formam um ângulo agudo ou reto. A zona crítica para o conforto (máxima aceleração) situa-se no estrangulamento ou garganta Venturi. Para que o efeito Venturi exista, é preciso que a altura dos prédios seja maior que 15 m (cinco andares), a soma do comprimento dos edifícios tenha pelo menos 200 m, e a parte superior e inferior da fachada maior, que forma o efeito Venturi, esteja livre de qualquer construção numa superfície da mesma ordem de grandeza do funil. Quando a largura da garganta de Venturi é de duas a três vezes sua altura média, se produz a passagem do fluxo máximo de ar pelo funil. As formas curvas na configuração de Venturi aumentam o efeito do fenômeno. E se o funil for comprido, produzir-se-á um túnel aerodinâmico. A proposta é aproveitar o efeito Venturi para ventilar espaços urbanos cuja localização ou conformação sejam desfavoráveis ao aproveitamento dos ventos locais, evitando a formação do túnel aerodinâmico pelo desconforto que produz nas pessoas. (Mascaró, 1985) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 164 244 (Mascaró, 1985). 10.2.3 - Efeito de zonas de pressão diferentes Ocorre quando os edifícios estão dispostos ortogonalmente à direção dos ventos e há uma defasagem entre eles, fazendo com que as massas de pressões de ar diferentes se interliguem transversalmente. Para que o fenômeno ocorra, é preciso que a defasagem dos prédios, no sentido da direção do vento, seja menor que 1,5 da altura média dos edifícios paralelepipedais. O efeito está diretamente ligado à altura das edificações. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 165 244 10.2.4 - Efeito de malha Interessante para proteger-se os espaços entre os edifícios. É conseguido pela justaposição de construções de quaisquer alturas, formando um alvéolo (ou bolso), onde a(s) abertura(s) da malha não excede a 25% do seu perímetro. Não há limitação de números de lados. O efeito, nas regiões quente úmidas, é negativo. A solução nos nossos climas é evitar, no projeto dos edifícios, o efeito malha que impede a ventilação local, projetando aberturas maiores que 25% do perímetro do edifício e orientando-as na direção dos ventos. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 166 244 10.2.5 - Efeito das aberturas sob as edificações (ou efeito pilotis que é mais cobrado) Desse efeito interessam as cavidades que fazem a união, sob o edifício, entre a zona de alta pressão (fachada exposta à direção do vento) e a zona de baixa pressão ou sucção (fachada oposta). Os espaços abertos sob o edifício direcionam mais o fluxo do ar quando orientados face à direção do vento, sendo seu efeito maior que os dos espaços divididos por paredes- pilotis, construídas segundo a largura do edifício, que fazem o efeito de quebra-sol ou persiana vertical. Quanto maior é a altura dos pilotis, maior é o efeito da zona de baixa pressão (ou sucção). No inverno do clima composto, provoca desconforto ao usuário, sendo, porém, agradável nos climas quente-úmidos, permitindo ventilar o entorno do prédio, já que sua ação se exerce sobre uma distância da ordem do tamanho da cavidade ou pilotis. A saída de ar do espaço sob o edifício se faz sob a forma de jato localizado quando os orifícios de saída são pequenos em relação aos de entrada. Até uma altura de cinco andares, o fenômeno se produz, isto é, sente-se a passagem do ar através dos pilotis. Mas, a partir de sete andares, o efeito começa a ser secundário em relação à ação da maior zona de baixa pressão (ou sucção), devido à maior altura do edifício, independentemente de seu comprimento. A solução é aproveitar o efeito dos espaços abertos localizados sob o edifício para melhorar a ventilação do entorno construído nos climas quente-úmidos. Já nos climas compostos com estação fria, essa solução deve ser usada em combinação com a de Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 167 244 barreiras de proteção do vento frio do inverno, de forma a tornar utilizáveis os espaços abertos, ou semiabertos, durante o ano todo. 10.2.6 - Efeito Canto Efeito resultante da união dos ângulos do edifício formado por fachadas em pressão positiva e em sucção (pressão negativa). O efeito aumenta com a altura do edifício e se acentua no caso de conjunto de edificações próximas entre si. Deve-se otimizar as relações de forma e distância de maneira a aproveitar o efeito canto para ventilar o entorno (construído ou aberto), diminuindo assim, a sua temperatura e umidade, e favorecendo a ventilação dos locais do edifício nos climas quente úmidos. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 168 244 10.2.7 - Efeito de Canalização O fenômeno de canalização do vento, ou de corredor, produz-se de maneira significativa quando o corredor é bem definido e, relativamente, estreito. (Lcorredor < 3 x Hmédia dos edifícios) É interessante nos climas quente úmidos quando a velocidade do vento esteja compreendida entre 30 e 60 m/s, que é o intervalo no qual o efeito do movimento sobre a pessoa é agradável com acentuada percepção. Não é interessante na estação fria dos climas compostos subtropicais. (Mascaró, 1985) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 169 244 10.2.8 - Efeito de Pirâmide Suas superfícies irregulares (diferenças de níveis e sacadas) dissipam a energia do vento em todas as direções. Há grande formação de redemoinhos ao nível do solo. As zonas críticas se encontram nos cantos. Nas sacadas mais próximas da crista ou a partir do nono andar, a percepção do vento é mais agradável. Porém, segundo Mascaró, 80% das sacadas do edifício (levando-se em consideração as diferentes fachadas) estão protegidas da ação do vento. Segundo Lúcia Mascaró, a proposta é usar os edifícios de forma piramidal para melhorar as condições de ventilação do edifício e do entorno, otimizando as vantagens de sua forma aerodinâmica e reduzindo sua capacidade de obstrução à ação do vento, interior e exteriormente. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 170 244 10.2.9 - Efeito “Wise” (ou de redemoinho) Segundo Mascaró, o rolo turbulento, próprio do efeito Wise, é incômodo pela forma como circula o fluxo de ar, cuja direção pode ser vertical, podendo levantar objetos leves (saia das mulheres). Logo, deve-se evitar o efeito Wise. Em edifícios de mais de 5 andares, o vento que incide frontalmente na fachada produz uma divisão de ação de alta pressão, provocando um efeito turbulento ao pé do edifício. Esse efeito é agravado quando se tem um prédio mais baixo na frente de um mais alto com uma distância próxima à sua altura. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 171 244 10.2.10 - Efeitode Esteira Tem como resultado uma zona de turbilhonamento atrás do edifício causada pela separação do fluxo de ar quando atinge um obstáculo. Segundo Mascaró, o efeito esteira integra o efeito de canto. Nos edifícios paralelepipedais de 16 andares, o comprimento da esteira corresponde a mais ou menos o dobro de sua espessura, e a largura varia entre uma e duas vezes a altura do edifício. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 172 244 Abaixo, tabela resumo: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 173 244 (Romero, 2000) 10.3 - INFLUÊNCIA DO TAMANHO E DA FORMA DO EDIFÍCIO NA FORMAÇÃO DA ZONA DE BAIXA PRESSÃO OU SUCÇÃO Na University of Texas, no Texas Engineering Experiment Station realizaram-se experiências para medir a ação do vento descendente numa zona de redemoinhos que demonstraram que a formação da zona de baixa pressão depende, além da inclinação do telhado, do tamanho e forma do edifício, sendo praticamente independente da velocidade do vento. (Mascaró, 1985) Logo, são as decisões básicas do projeto que definem a zona de baixa pressão produzida a sotavento do edifício. Abaixo, algumas observações, ressaltadas por Mascaró, sobre a série completa de testes, nos quais foram estudados a forma e tamanho da zona de baixa pressão ou sucção, segundo o tamanho e forma do edifício. Quanto maior a profundidade do edifício, menor a profundidade da zona de baixa pressão. Quanto mais alto o edifício, maior a profundidade da zona de baixa pressão. Quanto mais alto o telhado, maior a profundidade da zona de baixa pressão. Quanto maior a inclinação do telhado, maior a profundidade da zona de baixa pressão. Quanto maior o comprimento do edifício, maior a profundidade da zona de baixa pressão. Abaixo, trouxe parte do livro “Sol, Vento & Luz” (Brown & Decay, 2004) sobre o assunto. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 174 244 10.4 - VEGETAÇÃO E VENTILAÇÃO A vegetação deve ser estudada não só em relação ao espaço urbano como um todo, mas devem ser analisados seus efeitos sobre a circulação do vento no interior dos edifícios. Em geral, a vegetação deve proporcionar sombra quando esta é necessária, sem no entanto interferir com as brisas e, essencialmente, auxiliar na diminuição da temperatura, a partir do consumo do calor latente por evaporização. (Romero, 2000) Princípios do uso da vegetação como controle das variáveis do meio: (Romero, 2000) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 175 244 Papel depurador e de fixação de contaminantes e poeira, através do processo de fotossíntese e a partir de seus próprios elementos constitutivos (materiais oleosos em suspensão nas folhas e ao fenômeno eletroestático; Sombreamento, atenuando os efeitos da radiação solar. A folhagem das árvores atua como anteparos protetores das superfícies que se localizam imediatamente abaixo e nas proximidades. Utilização de espécies que percam as folhas no inverno (em regiões com inverno frio) e deixem atravessar diretamente a radiação solar é recomendável, uma vez que estas mesmas árvores vão impedir a radiação solar direta no verão. Essa vegetação se chama caducifólia. Na botânica, caducifólia, caduca ou decídua é uma planta que, numa certa estação do ano, perde suas folhas, geralmente nos meses mais frios e sem chuva (outono e inverno), ou em que a água se encontra congelada ou de difícil acesso no solo. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 176 244 É a forma que as plantas encontram para não perder água pelo processo de evaporação, pelas folhas. Às vezes ficam só os galhos e o caule. Desta forma elas armazenam a água sem perder praticamente nada pela evaporação. Controle dos ventos indesejáveis. As barreiras vegetais podem aumentar ou diminuir o vento nas zonas situadas perto do solo. Por este motivo, a solução de espécies que constituem a barreira é fundamental. Necessária nos espaços abertos, para que através de árvores e arbustos fiquem delimitadas porções menores do espaço de plena utilização. Por exemplo, numa superquadra ou num conjunto habitacional, os espaços no interior das quadras, se não possuírem anteparos (quando os edifícios estão sobre pilotis), deixam atravessar os ventos e muitas vezes os canalizam, aumentando sua velocidade. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 177 244 Efeitos do vento em uma barreira vegetal: Uma fileira de árvores localizada na direção dos ventos dominantes apresenta uma massa de folhagem rarefeita nas primeiras árvores. Apresenta também uma diferença de crescimento em altura devido à pressão exercida pelo vento. Mascaró ressalta o efeito da cerca viva na ventilação do edifício. À medida que a distância entre a cerca viva e o edifício aumenta e a altura dessa é menor, a trajetória do fluxo do ar tende a voltar ao seu fluxo normal, aumentando a pressão entre eles. A altura do anteparo, seja arbusto, cerca viva ou árvore, deve estar relacionada entre ele e o edifício. Abaixo, algumas ilustrações de Olgyay bem interessantes, embora não dê para ler o texto, nem no e-book, percebe-se bem o efeito direcional da vegetação. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 178 244 Percebem nas plantas acima como não haveria ventilação natural no interior da edificação se não houvesse sido utilizada a vegetação? A seguir, algumas ilustrações a mais: (Lamberts & al., 2012) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 179 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 180 244 10.5 - VENTILAÇÃO A NÍVEL DO EDIFÍCIO (MEIO INTERNO) A ventilação natural é o deslocamento do ar através do edifício, através de aberturas, umas funcionando como entrada e outras, como saída. Assim, as aberturas para ventilação deverão estar dimensionadas e posicionadas de modo a proporcionar um fluxo de ar adequado ao recinto. O fluxo de ar que entra ou sai do edifício depende da diferença de pressão do ar entre os ambientes internos e externos, da resistência ao fluxo de ar oferecida pelas aberturas, pelas obstruções internas e de uma série de implicações relativas à incidência do vento e forma do edifício. A diferença de pressões exercidas pelo ar sobre um edifício pode ser causada pelo vento ou pela diferença de densidade do ar interno e externo, ou por ambas as forças agindo simultaneamente. A força dos ventos promove a movimentação do ar através do ambiente, produzindo a ventilação denominada ação dos ventos. O efeito da diferença de densidade provoca o chamado efeito chaminé. Assim, a ventilação natural de edifícios se faz através desses dois mecanismos: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 181 244 • ventilação por ação dos ventos; • ventilação por efeito chaminé. Quando a ventilação natural de um edifício é criteriosamente estudada,verifica-se a conjugação dos dois processos. No entanto, a simultaneidade dos processos pode resultar na soma das forças, ou pode agir em contraposição e prejudicar a ventilação dos ambientes. A identificação de ocorrência de uma ou de outra situação depende da análise de cada caso, especificamente. A ocupação dos edifícios por pessoas, máquinas e equipamentos e a exposição à radiação solar vão ocasionar, nos ambientes internos, temperaturas superiores às do ar externo. Esse acréscimo de temperatura, no caso de inverno nos climas quentes ou no caso geral de climas frios, pode ser um fator positivo, porém, na época de verão dos climas temperados ou durante todo o ano em climas quentes certamente será um fator negativo, agravante das condições térmicas ambientais. (Frota & Schiffer, 2001) Como cai muito em provas, coloquei o texto inteiro do Manual de Conforto Térmico. (Frota & Schiffer, 2001) Critérios de ventilação: Clima, pois cada tipo de clima tem diferente necessidade de ventilação. Requisitos básicos de exigências humanas, que são o suprimento de oxigênio e a concentração máxima de gás carbônico no ar, sendo que a diluição da concentração de gás carbônico requer maiores taxas de ventilação que o suprimento do oxigênio. Desconcentração de odores corporais, que podem causar náuseas, dores de cabeça e mal- estar. (renovação do ar necessária maior que do que a para diluição da concentração de gás carbônico). Remoção do excesso de calor dos ambientes. Os excessivos ganhos de calor solar, principalmente no verão, assim como o calor gerado no próprio ambiente, devido à presença de fontes diversas, podem provocar o desconforto térmico. A ventilação desses ambientes pode promover melhorias nas condições termo-higrométricas podendo representar um fator de conforto térmico de verão ao incrementar as trocas de calor por convecção e evaporação entre o corpo e o ar interno do recinto. Atividade exercida no interior do edifício, número de pessoas, volume do espaço, tipologia das aberturas... Observações que devem ser levadas em conta quanto à ventilação interna do edifício: (Mascaró, 1985) O sistema de ventilação deverá ter necessariamente uma abertura de entrada do ar e uma de saída; As aberturas de entrada e saída do ar devem ser o mais desobstruídas possível, permitindo a ventilação do local; Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 182 244 A abertura de entrada de ar deverá estar alocada na zona de alta pressão (fachada que sofre a incidência do vento), enquanto as de saída se situarão na zona de baixa pressão (fachada protegida do vento); A orientação das aberturas deve ser a mais frontal possível ao vento, sendo que quando as temperaturas, médias forem muito elevadas é recomendável posicionar o edifício perpendicularmente ao vento; A ventilação mais adequada é aquela na qual o fluxo de ar penetra na habitação pelo espaço de estar e dormitórios, saindo pela área de serviço; Deve haver uma proporção de área aproximadamente igual para as aberturas de entrada e saída de ar, quando houver variação dimensional entre a abertura de entrada e saída, dever- se-á manter a relação adequada entre elas; Ao se dimensionar e alocar as aberturas para a ventilação, deve-se ter sempre presentes os dados de iluminação, insolação e acústica, bem como suas tipologias; No uso de quebra-sóis para controle da radiação solar nas aberturas, deve haver um cálculo para que a área de desobstrução dos mesmos venha ser compensada no dimensionamento daqueles; Quando se usam telas protetoras contra insetos, as aberturas deverão ser dimensionadas de tal maneira que as áreas das janelas sejam ampliadas segundo a direção e a velocidade do vento incidente; A abertura será maior quanto menor for a velocidade do vento e maior for o ângulo de incidência, sendo o aumento proporcional ao valor do cosseno do ângulo de incidência; A velocidade do ar ao nível do usuário, ainda que usando a melhor tipologia de janela, é de somente 30 a 40% da velocidade do vento livre; Para melhor controle de ventilação interior, a combinação de pequenas e grandes aberturas em diferentes alturas é a mais interessante (ventilação higiênica e de conforto); Do ponto de vista térmico, devem-se evitar aberturas nas paredes com orientação crítica, mas caso haja ventos predominantes nesta direção (ou meias direções) é aconselhável abrir com o objetivo de permitir a ventilação e excluir quaisquer ganhos térmicos através de elementos corretamente projetados (fatores de sombra que permitam a ventilação); Podem-se obter condições de ventilação satisfatórias com ângulos até 50º de um lado e outro da perpendicular da direção do vento; Nos climas quentes e úmidos, nos quartos e outras peças com zona de ocupação bem- definidas, é possível melhorar a distribuição do ar por meio das aberturas de entrada de ar menores que as de saída. 10.6 - VENTILAÇÃO CRUZADA A tendência natural do vento é penetrar no edifício pela zona de alta pressão e, através do fenômeno de sucção, sair pela zona de baixa pressão. Esse é o princípio da ventilação cruzada, ventilação dinâmica ou pela ação dos ventos. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix ==1a111b== 183 244 As paredes expostas ao vento estarão sujeitas a pressões positivas (sobrepressões), enquanto as paredes não expostas ao vento e à superfície horizontal superior estarão sujeitas a pressões negativas (subpressões). (Frota & Schiffer, 2001) Essa situação proporciona condições de ventilação do ambiente pela abertura de vãos em paredes sujeitas a pressões positivas (sobrepressões) para entrada de ar e em paredes sujeitas a pressões negativas (subpressões) para saída de ar. A distribuição das pressões depende: Direção dos ventos em relação ao edifício. O edifício estar exposto ou protegido das correntes de ar. Velocidade do vento. Ângulo de incidência do vento. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 184 244 (Frota & Schiffer, 2001) A posição e as dimensões das janelas exercem uma grande influência na qualidade e na quantidade de ventilação interna, assim como alguns elementos externos. São apresentadas, a seguir, algumas ilustrações que servem como exemplos dessas influências, para casos de ambientes vazios ou parcialmente divididos. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 185 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 186 244 (Lamberts & al., 2012) (Olgyay, 2015) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 187 244 (Olgyay, 2015) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 188 244 (Olgyay, 2015) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 189 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 190 244 (Olgyay, 2015) (Olgyay, 2015) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos- Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 191 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 192 244 (Olgyay, 2015) (Olgyay, 2015) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 193 244 (Olgyay, 2015) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 194 244 (Olgyay, 2015) 10.7 - TIPOLOGIA DAS ABERTURAS Outra variável importante que deve ser considerada é a tipologia das janelas, pois essa vai definir a área útil de ventilação. Além de poder possibilitar, por vezes, o direcionamento do vento, conforme podemos notar nas ilustrações de Olgyay acima. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 195 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 196 244 10.8 - VENTILAÇÃO POR EFEITO CHAMINÉ O estudo da ventilação por efeito chaminé é feito considerando apenas as diferenças de pressões originadas das diferenças de temperaturas do ar interno e externo ao edifício. Os ganhos de calor a que um edifício está submetido ocasionam a elevação de temperatura do ar contido no seu interior. O ar aquecido torna-se menos denso e com uma tendência natural à ascensão. Se um recinto dispuser de aberturas próximas ao piso e próximas ao teto ou no teto, o ar interno, mais aquecido que o externo, terá a tendência de sair pelas aberturas altas, enquanto o ar externo, cuja temperatura é inferior à do interno, encontrará condições de penetrar pelas aberturas baixas. Observa-se também que o fluxo do ar será tanto mais intenso quanto mais baixas forem as aberturas de entrada de ar e quanto mais altas forem as aberturas de saída de ar. (Frota & Schiffer, 2001) (Lamberts & al., 2012) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 197 244 Os projetos de hospitais de João Filgueiras Lima, o Lelé, são excelentes exemplos da utilização da ventilação natural como estratégia de resfriamento passivo, inclusive cobrados em prova. Abaixo, temos o Hospital Sarah, localizado em Fortaleza, cujo programa foi organizado de maneira a aproveitar os ventos provenientes do Sudeste. Destaca-se a preocupação de Lelé em melhorar a eficiência dos sheds dos Hospitais em função da luz e do vento. Abaixo, uma evolução de seus sheds. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 198 244 11 - NBR 15.220-1 1 Objetivo Esta parte da NBR estabelece as definições e os correspondentes símbolos e unidades de termos relacionados com o desempenho térmico de edificações. 2 Definições Para os efeitos desta parte da NBR aplicam-se as definições, os símbolos e as unidades indicadas nas tabelas 1, 2 e 3, conforme o campo de estudo. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 199 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 200 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 201 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 202 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 203 244 12 - NBR 15.220-2 1 Objetivo Esta parte da NBR estabelece procedimentos para o cálculo das propriedades térmicas - resistência, transmitância e capacidade térmica, atraso térmico e fator de calor solar - de elementos e componentes de edificações. 3 Definições, símbolos e subscritos Para os efeitos desta parte da NBR, aplicam-se as definições, símbolos e abreviaturas da NBR 15.220-1 e os seguintes símbolos, unidades, subscritos e definições: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 204 244 3.3 Definição de seções e camadas Denomina-se seção a uma parte de um componente tomada em toda a sua espessura (de uma face a outra) e que contenha apenas resistências térmicas em série. Denomina-se camada a uma parte de um componente tomada paralelamente às suas faces e com espessura constante. Nota: Desta forma, conforme 5.2.1, a figura 1 possui quatro seções (Sa, Sb, Sc e Sd). A seção Sa é composta por uma única camada, a seção Sb é composta por duas camadas, a seção Sc também é composta por uma única camada (diferente daquela da seção Sa) e a seção Sd é composta por duas camadas. Pegando-se a figura 1 citada acima, temos: 4 Fórmulas básicas 4.1 Resistência térmica 4.1.1 Camadas homogêneas Valores da resistência térmica, R, obtidos através de medições baseadas em ensaios normalizados, devem ser usados sempre que possível. Na ausência de valores medidos, conforme ISO 6946, recomenda-se que a resistência térmica, R, de uma camada homogênea de material sólido seja determinada pela expressão 1. R = e/...1) Os valores recomendados de condutividade térmica de alguns materiais de uso corrente são encontrados na tabela B.3 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 205 244 4.1.2 Câmara de ar A resistência térmica de câmaras de ar (Rar) não ventiladas pode ser obtida na tabela B.1. Para tijolos ou outros elementos com câmaras de ar circulares, deve-se transformar a área da circunferência em uma área equivalente a um quadrado com centros coincidentes. Para coberturas, independentemente do número de águas, a altura equivalente da câmara de ar para cálculo é determinada dividindo-se por dois a altura da cumeeira. 4.1.3 Superfícies A resistência superficial externa (Rse) e a superficial interna (Rsi) são obtidas na tabela A.1. 4.2 Transmitância térmica A transmitância térmica de componentes, de ambiente a ambiente, é o inverso da resistência térmica total, conforme expressão 2. U = 1/RT ...2) 4.3 Capacidade térmica de componentes A capacidade térmica de componentes pode ser determinada pela expressão 3. 5 Resistência térmica de um componente 5.1 Componentes com camadas homogêneas A resistência térmica total de um componente plano constituído de camadas homogêneas perpendiculares ao fluxo de calor é determinada pelas expressões 4 e 5. 5.1.1 Superfície a superfície (Rt) A resistência térmica de superfície a superfície de um componente plano constituído de camadas homogêneas, perpendiculares ao fluxo de calor, é determinada pela expressão 4. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 206 244 Rt = R t1 + R t2 + ..... + Rtn + Rar1 + Rar2 + ..... + Rarn ...4) Onde: Rt1, Rt2, …, Rtn são as resistências térmicas das n camadas homogêneas, determinadas pela expressão 1; Rar1, Rar2,... , Rarn são as resistências térmicas das n câmaras de ar, obtidas da tabela B.1. 5.1.2 Ambiente a ambiente (RT) A resistência térmica de ambiente a ambiente é dada pela expressão 5. RT = Rse + Rt + Rsi ...5) Onde: Rt é a resistência térmica de superfície a superfície, determinada pela expressão 4; Rse e Rsi são as resistências superficiais externa e interna, respectivamente, obtidas da tabela A.1. Sinceramente, não acho que vão ser cobradas essas fórmulas em provas, peço só que entendam um pouco da lógica de como funcionam os cálculos. A partir de agora, vou “recortar” algumas partes da Norma mais interessantes. Nota: No caso de coberturas, a câmara de ar existente entre o telhado e o forro pode ser chamada de ático. 5.3.4 Considerações quanto à ventilação de áticos A ventilação do ático em regiões quentes é desejável e recomendável. Isto aumenta a resistência térmica da câmara de ar e, consequentemente, reduz a transmitância térmica e os ganhos de calor. Porém, alerta-se que em regiões com estação fria (inverno) a ventilação do ático provoca perdas de calor pela cobertura, o que não é desejável. Vou aproveitar e trazer a página do livro, “Energia na Edificação”, da Lúcia Mascaró, que trata sobre ventilação em ático: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 207 244 Anexo A (normativo) Resistências térmicas superficiais A resistência térmica superficial varia de acordo com vários fatores, tais como: emissividade, velocidade do ar sobre a superfície e temperaturas da superfície, do ar e superfícies próximas. Anexo B (informativo) Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas, absortância e emissividade de superfícies e cores e propriedades térmicas de materiais Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 208 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 209 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 210 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 211 244 13 - NBR 15.220-3 Desempenho térmico de edificações Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social 1 Objetivos e campo de aplicação 1.1 Esta parte da ABNT NBR 15220 estabelece um zoneamento bioclimático brasileiro abrangendo um conjunto de recomendações e estratégias construtivas destinadas às habitações unifamiliares de interesse social. 1.2 Esta parte da ABNT NBR 15220 estabelece recomendações e diretrizes construtivas, sem caráter normativo, para adequação climática de habitações unifamiliares de interesse social, com até três pavimentos. 4 Zoneamento bioclimático brasileiro O zoneamento bioclimático brasileiro compreende oito diferentes zonas, conforme indicado na figura 1. O anexo A apresenta a relação de 330 cidades cujos climas foram classificados e o anexo B apresenta a metodologia adotada na determinação do zoneamento. 5 Parâmetros e condições de contorno Para a formulação das diretrizes construtivas - para cada zona bioclimática brasileira (seção 6) - e para o estabelecimento das estratégias de condicionamento térmico passivo (seção 7), foram considerados os parâmetros e condições de contorno seguintes: a) tamanho das aberturas para ventilação; b) proteção das aberturas; c) vedações externas (tipo de parede externa e tipo de cobertura)1); e d) estratégias de condicionamento térmico passivo. As informações constantes das seções 6 e 7, a seguir, não têm caráter normativo, mas apenas orientativo. 1) Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar (ver ABNT NBR 15220-2). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 212 244 Trago abaixo, o mapa já observado acima, porém, adaptado por Lamberts: Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 213 244 Segundo Lamberts, as características básicas de cada zona bioclimática são as seguintes: (resumindo as páginas seguintes) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 214 244 6 Diretrizes construtivas para cada zona bioclimática Diretrizes construtivas relativas a aberturas, paredes e coberturas para cada zona bioclimática são apresentadas em 6.1 a 6.8. Limites indicativos são apresentados no anexo C. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 215 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 216 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 217 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 218 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 219 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 220 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 221 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 222 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 223 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 224 244 Quadro resumo das diretrizes construtivas indicadas pela Norma: (Livro Eficiência Energética na Arquitetura) Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 225 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 226 244 Anexo A (normativo) Relação das 330 cidades cujos climas foram classificados A.1 Notas sobre as colunas A primeira coluna (UF) indica a Unidade Federativa a que a cidade pertence e a quarta coluna (Zona) indica a zona bioclimática na qual a cidade está inserida. Os estados e as cidades são apresentados em ordem alfabética. A terceira coluna apresenta as estratégias bioclimáticas recomendadas, de acordo com a metodologia utilizada. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 227 244 Moema Machado Aula 06 Arquiteturapara Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 228 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 229 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 230 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 231 244 Anexo B (normativo) Zoneamento bioclimático do Brasil B.1 Conceituação O território brasileiro foi dividido em oito zonas relativamente homogêneas quanto ao clima. Para cada uma destas zonas, formulou-se um conjunto de recomendações técnico- construtivas, objetivando otimizar o desempenho térmico das edificações, através de sua melhor adequação climática. B.2 Base de dados climáticos B.2.1 O território brasileiro foi dividido em 6 500 células, cada uma das quais foi caracterizada pela posição geográfica e pelas seguintes variáveis climáticas: a) médias mensais das temperaturas máximas; b) médias mensais das temperaturas mínimas; e c) médias mensais das umidades relativas do ar. B.2.2 Para 330 células (ver figura B.1) contou-se com: a) dados das normais climatológicas medidos desde 1961 a 1990 em 206 cidades; b) dados das normais climatológicas e outras fontes medidos desde 1931 a 1960 em 124 cidades; c) para as demais células o clima foi estimado, por interpolação, através dos passos de B.2.2.1 e B.2.2.2. B.2.2.1 Médias mensais de temperaturas máximas e mínimas Os valores de cada célula foram considerados como médias ponderadas entre quatro células vizinhas (acima, abaixo, à esquerda e à direita). Na ponderação, as células com dados medidos tiveram peso quatro e as demais, peso um. B.2.2.2 Médias mensais de umidades relativas Através dos algoritmos das relações psicrométricas (“Algorithms for Buiding Heat Transfer Subroutines”, ASHRAE, 1996), foram primeiramente calculadas as umidades absolutas (gramas de vapor d’água/quilo de ar seco) das cidades com clima medido. Em seguida, estas umidades foram interpoladas pelo mesmo procedimento adotado para as temperaturas. Finalmente, para cada célula, foram obtidas as umidades relativas correspondentes às temperaturas médias mensais. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 232 244 B.3 Método para a classificação bioclimática Adotou-se uma carta bioclimática (ver figura B.2) adaptada a partir da sugerida por Givoni (“Comfort, climate analysis and building design guidelines”. Energy and Building, vol.18, july/92). Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 233 244 Depois da Carta Bioclimática de Ogyay, Givoni, em 1969, concebeu a Carta Bioclimática para Edifícios. A carta de Givoni é adaptada sobre a carta psicrométrica, propondo estratégias construtivas para adequação da arquitetura ao clima. A carta psicométrica nos permite avaliar diferentes combinações das variações de temperatura e de umidade e as influências nos processos de transferência de calor. Sobre esta carta, foram registrados e classificados os climas de cada ponto do território brasileiro. Para cada mês do ano, os dados mensais de temperatura e umidade do ar foram representados por uma reta (ver figura B.3), obtida da seguinte maneira: Dados de entrada: a) Tmin igual à temperatura média das mínimas; b) Tmax igual à temperatura média das máximas; c) UR igual à média mensal da umidade relativa. Cálculo da temperatura média mensal e sequência Tmed = (Tmin + Tmax) / 2. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 234 244 Marcar o ponto a, na interseção entre Tmed e UR. A umidade absoluta correspondente ao ponto a será considerada como a média mensal da umidade absoluta (Umed, em g. de vapor/kg de ar seco). Calcular Umin (umidade absoluta correspondente a Tmin) pela seguinte expressão: Umin = Umed – 1, 5 (gr. vapor/kg ar seco). Calcular Umax (umidade absoluta correspondente a Tmax) pela seguinte expressão: Umax = Umed + 1, 5 (gr. vapor/kg ar seco). NOTA: A variação média da umidade absoluta do ar, adotada nas expressões acima, é sugerida por Lamberts, Dutra e Pereira (“Eficiência Energética na Arquitetura”, 1997, página 144). Localizar o ponto b na interseção entre as retas que passam por Tmin e por Umin. Localizar o ponto c na interseção entre as retas que passam por Tmax e por Umax. A reta bc representa todas as horas de um dia médio do mês considerado. Calcula-se, então, a percentagem destas horas que corresponda a cada uma das estratégias indicadas na carta bioclimática. No exemplo indicado na figura B.4, as horas mais frias do dia estão na região C da carta (massa térmica para aquecimento), enquanto as mais quentes estão na região D. Como a reta inteira equivale a 100% do tempo, os segmentos C, E e D indicam, respectivamente, as percentagens das horas correspondentes a cada uma destas estratégias. Esta operação é repetida para os 12 meses, calculando-se, assim, as percentagens de cada estratégia acumuladas ao longo de um ano. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 235 244 Achei interessante trazer a tabela abaixo que relaciona a carta psicrométrica com o clima: Fonte: Apostila UFRGS – Aula 3 – Climas. Anexo C (informativo) Recomendações e diretrizes construtivas para adequação da edificação ao clima local A tabela C.1 apresenta diretrizes construtivas relativas às aberturas para ventilação e a tabela C.2, diretrizes construtivas relativas à transmitância térmica, atraso térmico e fator de calor solar para paredes externas e coberturas. Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 236 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 237 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 238 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 239 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 240 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 241 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 242 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 243 244 Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix 244 244 14 - BIBLIOGRAFIA Brown, & Decay. (2004). Sol, Vento& Luz. Frota, A., & Schiffer, S. (2001). Manual de Conforto Térmico. Lamberts, R., & al., e. (2012). Eficiência Energética na Arquitetura. Mascaró, L. R. (1985). Energia na Edificação estratégia para minimizar seu consumo. Olgyay, V. (2015). Design with Climate, Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism. New Jersey: Princeton University Press. Romero, M. A. (2000). Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano. Brasília: Editora Universidade de Brasília . Moema Machado Aula 06 Arquitetura para Concursos - Curso Regular - 2022 www.estrategiaconcursos.com.br 12190866731 - Vinícius Felix