Aula Conforto Térmico - Dra Léa - UFSCAR

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CONFORTO TÉRMICO
Profa Dra Léa C.L. Souza
Clima e seus elementos
Processos de transmissão de calor
Conforto térmico humano: zonas de conforto
Estratégias bioclimáticas
1. INTRODUÇÃO
ninho de joão-de-barro
(entrada virada para o nascer do Sol)
cupim australiano 
Proteção e estabilidade 
térmica
Profa Dra Léa C.L. Souza
cupim australiano 
(circulação de ar, 
concha virada para receber o Sol da manhã,
mudam de lugar conforme a temperatura)
térmica
• Marco na década de 70
Crise de Energia 
�
Eficiência Energética
Profa Dra Léa C.L. Souza
�
política (dependência no oriente)
econômica (custo da geração)
limites ambientais (fontes esgotáveis)
• Fontes renováveis de energia
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Profa Dra Léa C.L. Souza
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Profa Dra Léa C.L. Souza
Situação na Construção Civil
• 2011 - Crise do Apagão → economizar energia (troca de lâmpadas, luz 
natural, uso de chuveiro, etc)
• Lei 10.295 de 17/10/2011 aponta necessidade de estabelecer níveis de 
consumo com base em indicadores técnicos e regulamentação
• PROCEL-EDIFICA em 2003 e Regulamentação de desempenho e 
eficiência energética (normas ABNT 15.220 - térmica, 15.575 –
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eficiência energética (normas ABNT 15.220 - térmica, 15.575 –
desempenho geral, 15.215 – iluminação natural)
• PROCEL – EDIFICA - lançou Programa de Etiquetagem para Edifícios, 
criando em 2009 Regulamento Técnico da Qualidade – RTQ, para 
conceder a ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia 
(RTQ-C e RTQ-R)
Satisfação e Conforto 
Performance e Saúde
1.1 Por que e para quê?
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Conservação de Energia e Impactos
• Humanas 
• Climáticas
1.2 Variáveis
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• Construtivas
1.3 Conforto térmico X Neutralidade 
• Conforto = satisfação
• Neutralidade
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• Neutralidade
trocas de calor
1.4 Fundamentos
radiação
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convecção
condução
2. Clima e seus elementos
fonte
reflexão por 
nuvens absorção por 
partículas
radiação ondas longas
absorção e re-
emissão ondas 
longas
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incidência ondas curtas
reflexão 
terrestre
aquecimento da Terra
evaporação radiação de 
ondas longas
absorção 
gases estufa
2.1 Clima: fatores climáticos
• Radiação solar
• Latitude
• Circulação do ar
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• Altitude (cada 100 m 0,6oC)
• Relevo
• Cobertura do solo
• Massas d’água e vegetação
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2.2 Elementos climáticos alterados 
pelo meio urbano
• Temperatura e radiação
• Umidade
• Velocidade dos ventos
• Precipitação 
Nebulosidade
Poluição
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• Precipitação 
2.3 Balanço Térmico Urbano (Oke)
Q* +QF = ∆Qs+ ∆QA + QH + QE
Calor antropogênico 
(atividades humanas)
Energia 
líquida (calor 
sensível ou 
latente)
Fluxo calor 
sensível perdido 
entre superfícies 
e ar
Profa Dra Léa C.L. Souza
F s A H E
Radição líquida (solar 
+ ondas longas 
superfícies)
Densidade do 
fluxo de 
energia 
armazenado
Fluxo calor latente 
(perdido por 
evapotranspiração)
Ganho = Perdas + Energia armazenada
2.4 Desempenho Térmico Urbano
• Clima Urbano Ilhas de calor
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Escalas de abordagem: 
Macro, meso, micro
2.5 Parâmetros urbanos
– Porosidade
– Rugosidade altura, forma, distribuição
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– Densidade de construção
– Tamanho da cidade
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– Tamanho da cidade
– Uso e ocupação do solo
– Permeabilidade
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– Orientação, relação H/W e FVC
W
H
1
Q1 Q2
H
2
2.5.1 Propriedades termodinâmicas dos materiais
calor específico evapotranspiração
albedo 
(refletividade)
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Inércia térmica
absortância
impermeabilidadeemissividade
2.6 Instrumentos
-Radiação
-Temperatura
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-Temperatura
- Umidade
- Vento (direção e 
velocidade)
- Pluviosidade
2.7 Níveis de Intervenção
• Planejamento 
• Desenho Urbano
Padrões de uso e ocupação 
do solo, adensamento, 
verticalização, distribuição 
de áreas verdes e 
superfícies d’água na 
cidade
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• Desenho Urbano
• Edifício
Projeto dos espaços 
externos
Projeto de edificações como 
parte da estratégia de 
climatização urbana
Corpos d’água
Aquecimento
Vegetação
2.8 Estratégias
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Sombreamento
Resfriamento
Evaporativo
Ventilação
Recuos
3. Desempenho térmico do edifício
• Processos de transmissão do calor
radiação 
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radiação 
ondas 
curtas condução
radiação evaporação
convecção
convecção
radiação ondas longas
condução
3.1 Condicionantes projetuais
• Localização
• Orientação
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• Orientação
• Forma
• Aberturas
• Materiais
3.2 Métodos e Índices
• Olgyay
• Givoni
• Mahoney
• Rivero
ABNT-15220 de 2005
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• Rivero
• Fanger
Índices PMV (Fanger – ISO 7730)
• O balanço térmico 
é alcançado 
quando a produção 
de calor interna é 
Escala de 7 pontos
+3 muito quente
+2 quente
+1 levemente quente
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de calor interna é 
igual a perda para 
o ambiente
0 neutro
-1 levemente frio
-2 frio
-3 muito frio
PMV x PPD
• Indica a 
porcentagem de 
pessoas 
insatisfeitas, ou 
Profa Dra Léa C.L. Souza
insatisfeitas, ou 
seja, que não 
estejam na 
sensação neutra 
(0) • Roupa, atividade, 
metabolismo
Temperatura Corporal x Neutra
– tcorpo < tneutra
• vaso constricção
– tcorpo < 35ºC
• perda de eficiência (habilidade)
– tcorpo < 31ºC
• letal.
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– tcorpo > tneutra
• vaso dilatação;
– * tcorpo > 37ºC 
• suor;
– * tcorpo > 39ºC 
• perda de eficiência;
– * tcorpo > 43ºC
• letal.
Zonas para atividades sedentárias em 
ambiente interno
• Nuas: 29 a 31oC
• Vestidas (clo 0,6): 23 a 27oC
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• Vestidas (clo 0,6): 23 a 27 C
1 clo = 0,155 m2.oC/W
Simulação de Clo
• Analysis bio ou livro digital eficiência 
energética
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• Compare a sua vestimenta em clo
3.2.1 Norma ABNT NBR 15.220
� Desempenho térmico de edificações
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� Desempenho térmico de edificações
Parte 1: Definições
Parte 2: Método de cálculo
Parte 3: Zoneamento e diretrizes
Parte 3: Zoneamento BioclimáticoZ
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•Aberturas
•Proteção
•Vedações (paredes e coberturas)
•Condicionamento passivo
Zpara isso aplica a Carta de 
Givoni 
1 – conforto
2 – ventilação
3 – resfriamento evaporativo
4 – massa térmica para resfriamento
Profa Dra Léa C.L. Souza
4 – massa térmica para resfriamento
5 – refrigeração
6 – umidificação
7 – massa térmica e aquecimento solar
8 – aquecimento solar
9 – aquecimento artificial
Carta de Givoni adaptada
A – aquecimento artificial
B – aquecimento solar
C – massa térmica aquecimento
D – conforto a baixa umidade
E – conforto térmico
F – desumidificação (ventilação)
Profa Dra Léa C.L. SouzaF – desumidificação (ventilação)
G e H – resfriamento evaporativo
H e I – massa térmica refrigeração
I e J – ventilação cruzada
K – resfriamento artificial
L - umidificação
Baseada em cruzamento de informações 
das planilhas de Mahoney
...plotando os dados
• Dados de entrada médios: 
– Tmim, Tmax, UR média
– Calcula a Tmédia (Tmim+Tmax/2) e 
marca a no encontro com a UR média
– Umin = Umed – 1,5 (g vapor/kgar seco) 
localiza b cruzando com Tmin
Profa Dra Léa C.L. Souza
localiza b cruzando com Tmin
– Umax = Umed + 1,5 (g vapor/kg ar seco)
– Localiza c cruzando com Tmax
– Repete para 12 meses
...cálculo da porcentagem da 
estratégia
• Calcula a porcentagem da reta que 
cai em determinada estratégia
• Repete para os 12 meses e calcula a 
porcentagem acumulada
• Despreza-se as menores que 1%
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• Despreza-se as menores que 1%
• Registram-se as 5 principais, sem 
contar a de conforto 
A - Aquecimento Artificial
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B – Aquecimento Solar
Profa Dra Léa C.L. Souza
C – Massa térmica 
aquecimento
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D – Conforto a baixa 
umidade
E – Conforto térmico
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F - Desumidificação
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G e H - Resfriamento 
evaporativo
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H e I Massa térmica 
refrigeração
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I e J – Ventilação cruzada
Profa Dra Léa C.L. Souza
K – Resfriamento artificial
Profa Dra Léa C.L. Souza
L - Umidificação
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Z dimensiona aberturas para 
ventilação
• Pequenas 10% a 15% (da área de piso)
• Médias 15% a 25%
• Grandes maior que 40%
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Zestabelece limites para vedações 
externas
Em função de U, φ e de FS (definidas na parte 1 e 
calculadas na parte 2 da NBR 15.220)
• Paredes leves 
• Leves refletoras
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• Leves refletoras
• Pesadas
• Cobertura leve isolante
• Leve refletora
• Pesada
Vedações externas U (W/m2K) φ (h) FS (%)
• Paredes leves U <=3 φ<=4,3 FS <=5
• Leves refletoras U <=3,6 φ<=4,3 FS <=4
• Pesadas U <=2,2 φ>=6,5 FS <=3,5
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• Cobertura leve isol. U <=2 φ<=3,3 FS <=6,5
• Leve refletora U <=2,3 φ<=3,3 FS <=6,5
• Pesada U <=2 φ>=6,5 FS <=6,5
3.2.1.1. Exemplos de estratégias 
bioclimáticas
Inércia térmica
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Sombreamento
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Protetores solares
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Ventilação de ático
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Barreiras contra radiação
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Parede Trombe
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Parede Trombe
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Fachadas ventiladas
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Chaminé eólica
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Melhores taxas de ventilação interna
Aproveitamento do vento
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Renzo Piano (Nova Caledônia)
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Nova Caledônia (Oceania)
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Cobertura vegetal
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umidificação
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Uso de cores
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Resfriamento evaporativo
Profa Dra Léa C.L. Souza
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Resfriamento evaporativo
Propriedades da água
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Edifícios inteligentes
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TUE –Eindhoven - Holanda
City Hall, Londres 
Arq. Norman Foster
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Hospital Escola – São Carlos
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Fotovoltáicos
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• Projeto 
Casa 
Autônoma
Brasília
Casa eficiente (UFSC)
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UFRGS – Casa Alvorada
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