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Adequação da Arquitetura ao Clima Arquitetura Bioclimática o “(...)harmonização das construções com o meio ambiente de forma a otimizar a utilização dos recursos naturais.” o Visa → A estruturação do projeto arquitetônico de acordo com as características bioclimáticas de cada local; assim, consegue- se aumentar a eficiência energética das construções e reduzir os impactos ambientais destas. A Arquitetura e o Clima • A falta de conhecimento (ou até mesmo o “desprezo”) sobre o próprio clima leva à construção de “modelos padrões” de edificações. A Arquitetura e o Clima Edificações que desconsideram o Clima Local Desconforto aos Usuários Aumento no Gasto de Energia Classificação climática de Köppen-Geiger • Classificação climática de Köppen-Geiger, é o sistema de classificação global dos tipos climáticos mais utilizada em geografia, climatologia e ecologia. • A classificação foi proposta em1900 pelo climatologista alemão Wladimir Köppen, tendo sido por ele aperfeiçoada em 1918, 1927 e 1936 com a publicação de novas versões, preparadas em colaboração com Rudolf Geiger (daí o nome Köppen-Geiger). • A classificação é baseada no pressuposto, com origem na fitos sociologia e na ecologia, de que a vegetação natural de cada grande região da Terra é essencialmente uma expressão do clima nela prevalecente. • Cada grande tipo climático é denotado por um código, constituído por letras maiúsculas e minúsculas, cuja combinação denota os tipos e subtipos considerados. A – Tropical B – Árido C – Temperado D – Continental E – Glacial Climas encontrados no Brasil Significado dos símbolos da classificação de Köppen: • 1ª letra – maiúscula, representa a característica geral do clima de uma região: • A – clima quente e úmido • B – clima árido ou semi-árido • C – clima mesotérmico (subtropical e temperado) • 2ª letra – minúscula, representa as particularidades do regime de chuva: • f – sempre úmido • m – monçônico e predominantemente úmido • s – chuvas de inverno • s’ - chuvas do outono e inverno • w – chuvas de verão • w’- chuvas de verão e outono • 3ª letra - minúscula, representa a temperatura característica de uma região: • h – quente • a – verões quentes • b – verões brandos • Ex: Clima tipo Cfa: Clima mesotérmico, sempre úmido e verões quentes. Climas encontrados no Brasil 1 – Tropical (A) - azul 2 – Árido (B) - laranja/vermelho 3 – Temperado (C) - verde Climas predominantes no Brasil 1. Tropical - Úmido - Seco 2. Temperado Climas predominantes no Brasil Clima Tropical Úmido (Af) Principais características: • Quente, mas chuvoso, com muita vegetação e pouca diferença de temperatura entre o dia e a noite. • Ele ocorre, principalmente, no litoral oriental e sul do Brasil, é caracterizado pela alta temperatura e o elevado teor de umidade. • A temperatura média anual ronda os 27°C. • As temperaturas são elevadas no verão (podendo atingir até 40°C) e amenas no inverno (média de 20°C). Clima Tropical Úmido Clima Tropical Úmido Alternativas para projetar uma edificação que se adapte ao clima: • Construir casas em morros ou elevações onde há mais movimento de ar. Clima Tropical Úmido Alternativas para projetar uma edificação que se adapte ao clima: • Tetos bem inclinados para que a chuva escorra mais rápido e para que o sol não esquente muito os materiais do teto. Clima Tropical Úmido Alternativas para projetar uma edificação que se adapte ao clima: • Uso de materiais como a madeira. Clima Tropical Úmido Alternativas para projetar uma edificação que se adapte ao clima: • Uso de janelas grandes para melhorar a ventilação. Clima Tropical Úmido Alternativas para projetar uma edificação que se adapte ao clima: • Casas separadas para que a brisa circule refrescando. Clima Tropical Úmido Alternativas para projetar uma edificação que se adapte ao clima: • Piso elevado e varandas para proteger a edificação do sol e da chuva. Clima Tropical Úmido • 1 - telhado alto. • 2 - piso elevado. • 3 - circulação do ar. Clima Tropical Úmido • Orientação das ruas: Clima Tropical Com Estação Seca (Aw/As) Grupo de climas megatérmicos com uma estação seca em que a precipitação média mensal é inferior a 60 mm em pelo menos um mês por ano. São exemplos de cidades sitas em regiões com este clima: Honolulu, Vera cruz (no México) e Townsville (na Austrália). Estes climas subdividem-se em dois grupos: – Aw — a estação seca ocorre durante a época de Sol mais baixo e dias mais curtos (daí Aw, em que w é de winter, Inverno em inglês). – As — a estação seca ocorre durante a época de Sol mais alto e dias mais longos (daí As, em que s é de summer, Verão em inglês). Clima Tropical Com Estação Seca (Aw/As) Clima Tropical Com Estação Seca (Aw/As): Clima Tropical Com Estação Seca (Aw/As) Clima Tropical Com Estação Seca (Aw/As) Clima Tropical Com Estação Seca (Aw/As) Clima Temperado O clima temperado caracteriza regiões cuja temperatura varia regularmente ao longo do ano, com a média acima de 10 °C, nos meses mais quentes e no inverno podem chegar a menos de zero graus. Possuem quatro estações bem definidas: um verão relativamente quente, um outono com temperaturas gradativamente mais baixas com o passar dos dias, um inverno muito frio. O clima temperado é encontrado no Sul do Brasil e em países como Argentina e Chile (América do Sul), Estados Unidos (América do Norte), Grécia e Itália (Europa), Coreia do Norte e Japão (Ásia). Clima Temperado Devido ao frio um pouco mais intenso, destaca-se a importância para o uso de materiais que isolem o interior do frio externo e mantenha o calor dos ambientes; a casa deve ser exposta ao sol. Clima Temperado Problemática ? No verão o calor não deve entrar No inverno o calor não deve sair Para conseguirmos isso, as paredes e o teto devem ser feitos de materiais Resistentes a passagem de calor e de frio Clima Temperado ORIENTAÇÃO: A orientação da casa é muito importante, um quarto com uma janela grande de vidro voltada para o sul, esfria muito o quarto. Se for Voltada para o norte, o quarto esquenta. O sol esquenta a parede norte, e a parede sul fica sempre a sombra, e não esquenta. Considerando os efeitos da orientação, devemos tentar evitar que o calor que entra pelo norte, saia pelo sul ou pelo teto, já que o ar quente tende a subir. Então devemos utilizar forros com materiais isolantes e a parede que dá para o sul, deve ter poucas aberturas. A parede isolante impede a perda rápida de calor. Clima Temperado PISO: Muitas vezes a umidade da terra, resfria ainda mais o piso, por isso devemos utilizar materiais isolantes ou piso elevado. Clima Temperado PÉ DIREITO: Como o ar quente sobe, o pé direito não deve ser muito Alto, para que as pessoas se sintam cômodas nos ambiente. Clima Temperado DISTRIBUIÇÃO DOS AMBIENTES: No lado sul da casa, ficam os ambientes onde as pessoas não ficam muito tempo, pode ser despensa, banheiro, ou um ambiente gerador de calor, como a cozinha. No lado leste (norte) da casa, do nascente, fazemos as áreas de estar e os quartos. E como o ar quente sobe, é preferível fazer o quartos num segundo pavimento, para o calor dos cômodos suba e aqueça o pavimento superior durante a noite. Clima Temperado IMPLANTAÇÃO Clima Temperado OUTRAS FORMAS DE CONSEGUIR CALOR: - Lareira - Pelo piso - Subsolo - Calor do lixo - Paredes Solares - Janelas aquecedoras - Piso aquecedor - Quarto com chão de chaminé Clima Temperado EXEMPLO NA ARQUITETURA: A casa projetada e construída pela Cabe Arquitetos em Ibiúna, SP, é um bom exemplo de construção ajustada ao clima.Com o objetivo de obter uma construção com maior eficiência energética, o projeto partiu de uma implantação cuidadosa, pautada nos princípios e estratégias bioclimáticas. Clima Temperado CONCEITO: Essas estratégias priorizam a utilização da iluminação e ventilação naturais, permitindo condições mais adequadas de conforto e bem-estar. Foram projetados métodos de proteção e de aberturas removíveis ou controláveis, conforme a necessidade, nas fachadas com maior carga térmica. As soluções permitiram a entrada de luz natural, porém evitando o superaquecimento dos ambientes, principalmente no verão. Além disso, a utilização de vidros com espessura de 8 mm reduz a entrada de radiação durante o dia e as perdas de calor à noite. Clima Temperado Alguns cuidados específicos também contribuem para uma maior eficiência das soluções, como a lareira localizada no recuo e protegida dos ventos, que evita a perda de calor por troca térmica, otimizando seu uso durante os meses mais frios. E os grandes beirais da cobertura, que diminuem o impacto do vento sobre a casa e proporcionam sombreamento. Clima Temperado MATERIAIS: Os materiais escolhidos também têm importante função com relação ao conforto térmico dos ambientes: o piso dos dormitórios é de madeira, o que proporciona maior temperatura durante a noite, e o revestimento da sala é de arenito, a fim de não absorver o calor durante o dia e evitar o superaquecimento do ambiente. “As fundações também foram feitas com blocos cerâmicos com alto índice de isolamento térmico, reduzindo a perda de calor para o terreno, além de evitar a captação de umidade por capilaridade, pois a casa está em grande parte elevada do solo. A construção utiliza materiais de baixo impacto ambiental como a estrutura em madeira piquiá (nome vulgar), fechamento em painéis OSB e blocos de concreto celular, e telhas com fibras vegetais. Os painéis OSB possuem alto índice de isolamento térmico. Os blocos de concreto celular são seis vezes mais isolantes do que um tijolo comum e dez vezes mais isolantes que o concreto. Sua termo condutividade permite uma maior eficiência energética da edificação. Arquitetura Adaptada ao Clima no mundo Torres Al Bahar – Abu Dhabi Torres Al Bahar – Abu Dhabi Torres Al Bahar – Abu Dhabi Torres Al Bahar – Abu Dhabi Lumenhaus Lumenhaus Lumenhaus Lumenhaus “O clima urbano é um sistema que abrange o clima de um dado espaço terrestre e sua urbanização.” Os canais de percepção em que se decompõe o clima urbano são: a) O do conforto térmico ou resolução termodinâmica; b) O da qualidade do ar ou resolução físico-química; c) O do impacto meteorológico ou de precipitações. AMBIÊNCIA URBANA MICROCLIMAS MICROCLIMAS MICROCLIMAS MICROCLIMAS INFLUÊNCIA DO VENTO TEMPERATURA DO AR “São criados através da delimitação da natureza e definidos somente por dois planos: o piso e a parede. É a arquitetura sem teto. Utiliza materiais naturais e artificiais que se adéquam ao clima (ou deveriam fazê- lo), com forte intenção de ordem senso-ambiental. O projeto dos espaços exterior e interior deveria acontecer simultaneamente e não somente como um subproduto, de modo a serem reversíveis e permitirem o uso racional de energia na edificação.” RECINTOS URBANOS RECINTOS URBANOS RECINTOS URBANOS RECINTOS URBANOS RECINTOS URBANOS “A vegetação atua sobre os elementos climáticos em microclimas urbanos, contribuindo para o controle da radiação solar, temperatura e umidade do ar, ação dos ventos e da chuva e para amenizar a poluição do ar.” VEGETAÇÃO E MICROCLIMA URBANO VEGETAÇÃO E RADIAÇÃO SOLAR VEGETAÇÃO E ILUMINÂNCIA VEGETAÇÃO E ILUMINÂNCIA VEGETAÇÃO E TEMPERATURA DO AR VEGETAÇÃO E UMIDADE DO AR VEGETAÇÃO E VENTO VEGETAÇÃO E VENTO VEGETAÇÃO E VENTO ARRUAMENTO “A rua é o espaço urbano de uso público que tem como função organizar e relacionar os fatos arquitetônicos na trama urbana. Constitui o marco da arquitetura, proporcionando ar e luz ao espaço urbano e aos edifícios, produzindo microclimas que influenciam sobre a insolação, os ventos, a temperatura, a umidade de clima local e no consumo de energia de seus edifícios.” ARRUAMENTO RUAS ESTREITAS E SECAS RUAS ESTREITAS E SECAS RUAS ESTREITAS E SECAS RUAS ESTREITAS E SECAS RUAS LARGAS E SECAS RUAS LARGAS E SECAS PRAÇAS PRAÇAS SECAS PRAÇAS ÚMIDAS IMPORTÂNCIA DO CLIMA Uma boa arquitetura devera assistir o programa e a analise climática de forma a responder simultaneamente à eficiência energética e às necessidades de conforto. IMPORTÂNCIA DO CLIMA Para fazer uma analise clara e organizada do clima, podemos dividi-lo em três escalas distintas porem indissociáveis. MACROCLIMA Descreve s características gerais de uma região em termos de sol, nuvens, temperaturas, ventos, umidade e precipitações; porem pode não ser conveniente para descrever as condições do entorno imediato do edifício. MESOCLIMA Refere-se a áreas mais pequenas 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. MICROCLIMA É a escala mais próxima ao nível da edificação, podendo ser concebido e alterado pelo arquiteto. As particularidades climática do local podem representar benefícios ou dificuldades adicionais, que podem não estar sendo consideradas nas escalas do macro e meso climáticas. VARIAVEIS RADIAÇÃO SOLAR É a principal fonte de energia para o planeta (calor) e constitui uma importante fonte de luz (conforto visual – evolução do olho humano). RADIAÇÃO SOLAR No movimento de translação, a Terra percorre sua trajetória elíptica em um plano inclinado de 23º 27’ em relação ao plano do equador (localização dos trópicos). O diferencial de radiação solar recebido por cada hemisfério da terra ao longo do ano, define as estações pelos solstícios e equinócios (posições da terra em relação ao sol). 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. Para definir quando tirar partido ou evitar a luz e o calor solar num projeto, deve –se ter como premissas o conforto térmico e visual dos ocupantes e a economia da energia. Sol ≠ Luz RADIAÇÃO SOLAR Uma das ferramentas disponíveis para estudá-la é a CARTA SOLAR. Nela são plotados os dois ângulos utilizados para definir a posição do sol na abobada celeste dependo do período do ano (altitude solar (Υ), em relação ao horizonte, e o azimute (α), em relação ao norte). RADIAÇÃO SOLAR 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 em uma superfície inclinada é igual à razão entre a intensidade norma e o cosseno do ângulo de incidência RADIAÇÃO SOLAR Nas escalas meso e microclimáticas a radiação solar pode ser interceptada pelos elementos vegetais e topográficos do local. Em locais arborizados a vegetação pode interceptar entre 60% e 90% da radiação solar, causando uma redução substancial da temperatura do solo. Isto acontece porque o vegetal absorve parte da radiação solar para seu metabolismo (fotossíntese). Além disso o movimento do ar entre as folhas retira grande parte do calor absorvidodo sol. RADIAÇÃO SOLAR Transferência de calor por radiação nas edificações. RADIAÇÃO SOLAR Transferência de calor por radiação nas edificações. A radiação solar (onda curta) que entra por uma abertura no edifício incide nos corpos, que se aquecem e emitem radiação de onda longa. O vidro sendo praticamente opaco à radiação de onda longa, não permite que o calor encontre passagem para o exterior, superaquecendo o ambiente interno (efeito estufa). TEMPERATURA DO AR Resulta basicamente dos fluxos das grandes massas de ar e da diferente recepção da radiação do sol de local para local. VENTOS Diferenças nas temperaturas das massas de ar geram o seu deslocamento da área de maior pressão (as mais frio e pesado) para a área de menos pressão (ar quente e leve). VENTOS As condições do vento local podem ser alteradas com a presença de vegetação edificações e outros anteparos naturais ou artificiais, permitindo tirar partido deles para canalizar os ventos desviando-os ou trazendo para a edificação. UNIDADE Resulta da evaporação da água contida nos mares, rios, lagos e na terra, bem como a 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) UNIDADE Pode ser modificada em escalas mais próximas a edificação na presença de água ou de vegetação. UTILIZANDO OS DADOS Conhecer os dados climáticos de um local permitira identificar os períodos de maior probabilidade de desconforto, e consequentemente definira as estratégias que devem ser incluídas no desenho para compensar essas condições. TEMPERATURA TEMPERATURA E RADIAÇÃO VENTO UNIDADE BICLIMATOLOGIA Estuda as relações entre o clima e o ser humano. Projeto bioclimática: adequação da arquitetura ao clima local visando atingir um desempenho térmico adequado. BICLIMATOLOGIA
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