ARQUITETURA_BIOCLIMATICA_-_SER_HUMANO_-_CLIMA_

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ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
Prof. Antonio César Silveira Baptista da Silva
Prof. Eduardo Grala da Cunha
Profa. Lisandra Krebs
Mestranda Stifany Knop
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ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
CONFORTO TÉRMICO
ARQUITETURA
ABRIGO
PROTEÇÃO
CLIMA
TECNOLOGIA
CULTURA
PREOCUPAÇÕES 
- ESTÉTICAS
- TEÓRICAS
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ARQUITETURA X CLIMA
ROMPIMENTO
- Internacionalização da Arquitetura
- Desenvolvimento Tecnológico
PROBLEMAS
- Consumo energético com climatização artificial
- Desconforto e inabitabilidade nas edificações
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ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
- Retomada de conceitos básicos
Otimização energética com o meio ambiente, 
através de seu desenho arquitetônico
ARQUITETURA X CLIMA
*
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O SER HUMANO
O SER HUMANO É UMA MÁQUINA TÉRMICA
ANIMAL HOMEOTÉRMICO:
-Temperatura Interna: 36,1 a 37,2 °C
Limites de 32 e 42 °C
Temperatura Superficial Média: 31 a 35 °C
PRODUÇÃO DE CALOR:
- Metabolismo Basal: produção de
 energia para fins vegetativos.
- Metabolismo Muscular: produção de
 energia para atividades musculares. 
Todo material e energia necessários 
ao corpo são supridos pela ingestão e digestão de alimentos.
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TABELA DE PRODUÇÃO DE CALOR
3,0
151
175
Atividade Pesada
2,0
101
117
Atividade Média
1,6
80
93
Atividade Leve
1,2
60
70
Em pé, relaxado
1,2
60
70
Atividade Sedentária
1,0
50
58
Sentado Quieto
0,8
40
47
Deitado
met
Kcal/hm²
W/m²
ATIVIDADE
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SISTEMA TERMO-REGULADOR
- suor
- vaso constrição
Verão:
Inverno:
- metabolismo
- vaso dilatação
- metabolismo
-contração involuntária 
 dos músculos
Conjunto de órgãos que mantém constante a 
Temperatura Interna do corpo humano.
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TROCAS TÉRMICAS
RADIAÇÃO
EVAPORAÇÃO
CONVECÇÃO
CONDUÇÃO
METABOLISMO
Transpiração e suor
Contato físico entre sólidos
Sólido  fluido
Através de ondas eletromagnéticas
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BALANÇO TÉRMICO
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Metabolismo ± Radiação ± Convecção ± Condução – Evaporação = 0
BALANÇO TÉRMICO
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Variáveis que interferem e determinam 
as trocas térmicas com o meio.
“Conforto térmico é um estado da mente que expressa satisfação com o ambiente térmico.” 
 (ASHRAE) 
 Temperatura do ar (oC)
 Temperatura média radiante (oC)
 Umidade Relativa (%)
 Velocidade do ar (m/s)
 Atividade (58W/m² = 1met) 
 Vestimenta (0,155ºC.m2/W = 1clo)
Variáveis Ambientais:
Variáveis Humanas:
CONFORTO TÉRMICO
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AVALIAÇÃO DE CONFORTO
-ÍNDICE DE FANGER (PMV)
-OLGYAY
-TEMPERATURA EFETIVA (TE)
-GIVONI
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 ÍNDICE DE FANGER (PMV)
O PMV para conforto térmico é zero,
 para o frio é negativo e para o calor é positivo. 
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 TEMPERATURA EFETIVA (TE)
Umidade do ar = 100%
Velocidade do ar = 0 
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 ÍNDICE DE CONFORTO DE OLGYAY
Quanto maior a Umidade Relativa (menos troca de calor por evaporação), maior o desconforto.
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 DIAGRAMA DE GIVONI
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GIVONI X PMV
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 ÍNDICE DE CONFORTO DE GIVONI
Carta Bioclimática adotada para o Brasil.
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 ÍNDICE DE CONFORTO DE GIVONI
1zona de conforto;
2zona de ventilação;
3zona de resfriamento evaporativo;
4zona de massa térmica para resfriamento;
5zona de ar-condicionado;
6zona de umidificação;
7zona de massa térmica para aquecimento;
8zona de aquecimento solar passivo;
9zona de aquecimento artificial.
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É a “integração ao longo do tempo dos estados físicos do ambiente atmosférico, característico de um determinado local.”
Climatologia 
x 
Meteorologia
 O CLIMA
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 O CLIMA
Elementos Climáticos
Fatores Climáticos
- temperatura 
- umidade 
- radiação solar 
- precipitação 
- vento
ASTRONÔMICOS
- distância do sol
- radiação do sol
- movimento da Terra
ESTÁTICOS
- latitude
- altitude
- revestimento
- oceanos e mares
DINÂMICOS
- frentes
- correntes marinhas
- sistemas de pressão
- massas de ar
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ELEMENTOS CLIMÁTICOS
TEMPERATURA DO AR
 Medição: termômetros de mercúrio, termógrafos
 f(aquecimento do solo)
 valor médio de uma combinação heterogênea de ar
análise estatística para utilização
Normais Climatológicas;
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ELEMENTOS CLIMÁTICOS
UMIDADE ATMOSFÉRICA
 É o conteúdo de vapor d’água na atmosfera, como resultado de evaporação.
 Medição: higrômetros, higrógrafos, termômetro de bulbo seco e de bulbo úmido.
 Umidade Absoluta: peso de água na unidade de peso do ar (g/kg)
Pressão de Vapor: proporção da pressão atmosférica devida unicamente ao vapor d’água.
 Umidade Relativa pode ser: UR (%)= Pv/Pvs x 100 ou UR(%)=UA/US onde UA é a umidade absoluta e US é a umidade de saturação para determinada temperatura.
 UR (%)= f(temperatura do ar) 
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ELEMENTOS CLIMÁTICOS
RADIAÇÃO SOLAR
 Medida através de piranógrafo, piranômetro e heliógrafo.
 Intensidade expressa em W/m².
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ELEMENTOS CLIMÁTICOS
VENTO
 Medido através de anemômetro e anemógrafo. 
 Medido em área desobstruída a uma altura de 10m. 
Quanto à direção, são agrupadas em até 16 categorias de acordo com a rosa-dos-ventos.
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Trabalho Prático
1) Descrição geral: Observação dos Elementos Climáticos;
2) Objetivo: observar a variação dos elementos climáticos em diferentes configurações espaciais;
1) Ambiente exterior: fachada norte e fachada sul;
2) Ambiente exterior: pátio;
3) Ambiente interior (2 pontos): grande espaço permeável – hall;
4) Ambiente interior (2 pontos): sala vazia, sem ventilação, sala 107 A;
5) Ambiente interior (2 pontos): sala ocupada com ventilação– sala 12;
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Trabalho Prático
3) Método:
Medir na estação de levantamento a temperatura e a velocidade do ar;
Registrar a estação de levantamento com base em fotografias;
Descrever a estação de trabalho;
Com base nos resultados dos elementos climáticos analisados e na observação do entorno construído e não construído procurar analisar as informações obtidas;
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 FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ASTRONÔMICOS
RADIAÇÃO SOLAR
A distribuição de luz solar de diversas latitudes é aspecto determinante das diversas zonas climáticas.
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ASTRONÔMICOS
ROTAÇÃO TERRESTRE
 dias e noites
 ciclo de 24 horas
 radiação=f(altura solar, nebulosidade)
 variação diária dos elementos climáticos
 temperatura do ar=f(radiação, advecção, temperatura do solo)
Força de Coriolis: é o deslizamento da camada limite 
entre a superfície terrestre e a atmosfera adjacente, por diferença 
de velocidade, resultando na situação de um vento soprando na 
direção oposta. Principalmente no Equador.
Temperatura do ar
Umidade relativa
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ASTRONÔMICOS
TRANSLAÇÃO TERRESTRE
 Estações do ano
 Ciclo de 365 dias
 Duração dos dias e noites
Inclinação do eixo terrestre de 23,5º
A máxima intensidade de radiação solar é
perpendicular ao plano normal à direção da radiação. 
Devido à inclinação, a máxima intensidade varia entre
o Trópico de Câncer e o Trópico de Capricórnio, determinando as variações climáticas sazonais.
 A radiação solar (f(altitude)) recebida em um ponto qualquer varia segundo: 
a lei do cosseno: estabelece que a intensidade de radiação incidente em 
 uma superfície inclinada é igual à razão entre a intensidade normal e o 
 cosseno do ângulo de incidência.
- depleção atmosférica;
- duração do dia.
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES DINÂMICOS
SISTEMAS DE PRESSÃO
As diferenças de temperatura, originadas por diferenças de radiação entre os pontos do globo, originam diferenciais de pressão devido à diferença de densidade do ar de acordo com respectivas temperaturas.
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES DINÂMICOS
CIRCULAÇÃO GERAL DA ATMOSFERA
 A zona de baixa pressão 
equatoriana faz com que, 
para esta zona, convirjam 
ventos alísios.
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/chuvas/imagens/chuvas-2.jpg
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES DINÂMICOSMASSAS DE AR
Classificam-se de acordo com suas regiões de origem em: continental, marítima, tropical, polar e ártica.
Os limites entre as massas de ar são chamados frentes.
- Frente Quente: quando uma massa de ar quente avança sobre uma fria. Inclinação suave (1º.C)
- Frente Fria: quando uma massa de ar fria avança sobre uma quente. Inclinação suave (1º.C)
- Frente Oclusa: quando a frente fria, que se desloca mais rapidamente, alcança a frente quente forçando a de ar frio ascender, dando origem a nebulosidade e precipitação.
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FATORES CLIMÁTICOS
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Sistema_frontal.jpg
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ESTÁTICOS
http://www.google.com.br/imgres?imgurl=http://2.bp.blogspot.com
ALTITUDE
 aquecimento do ar = f(superfície)
 gradiente médio vertical=0.56º/100m
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ESTÁTICOS
LATITUDE
- posição relativa do Sol
- diferente quantidade de radiação
- diferente incidência nos planos
- diferente duração dos dias e noites
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ESTÁTICOS
REVESTIMENTO
- ∆t ar aumenta próximo ao solo
- defasagem de tmáxima entre o solo e o ar
- vegetação amortece ∆t, diminui a quantidade de radiação incidente
- altera a umidade do ar
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ESTÁTICOS
 TOPOGRAFIA
- quantidades de vento, chuva precipitação e radiação
- movimentos convectivos distintos
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FATORES CLIMÁTICOS
FATORES ESTÁTICOS
 MASSAS D’ÁGUA
- maritimidade e continentalidade
- água:
	alto calor específico
	evaporação
	advecção e convecção
	temperatura constante
- menor amplitude térmica do ar
- direção das brisas
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ESCALAS DE ESTUDO
O ambiente climático é o resultado de processos físicos atuando em diferentes escalas espaciais e temporais.
MACRO
Maior influência dos fatores climáticos
MESO
Influência das atividades humanas
MICRO
Clima próximo do solo
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CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA
Região Climática
Critérios
Área da superfície da Terra 
sobre a qual os efeitos 
combinados de 
diversos fatores resultam
 num conjunto 
aproximadamente homogêneo.
Dependem dos 
propósitos do estudo. 
Não existem dois lugares na Terra com exatamente o mesmo clima.
Enfoque:
 Empírico
 Genético
 Aplicado
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CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA
O mapa mostra a classificação climática do Brasil segundo Köppen.
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CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA
*
CLASSIFICAÇÃO CLIMÁTICA
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*
FATORES QUE INTERFEREM EM MESO E MICRO ESCALA
TOPOGRAFIA
- - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
 - - - - - - - 
temperatura
ventilação
convecção
*
FATORES QUE INTERFEREM EM MESO E MICRO ESCALA
TOPOGRAFIA
- - - - - - - - - - - - 
- - - - - - 
VERÃO
INVERNO
RADIAÇÃO
INÉRCIA 
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FATORES QUE INTERFEREM EM MESO E MICRO ESCALA
SUPERFÍCIES
- - - - - - - - - - - - 
43oC 38oC 32oC 35oC 52oC
temp. ar = 42oC
PEDRA
GRAMA
ASFALTO
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FATORES QUE INTERFEREM EM MESO E MICRO ESCALA
SUPERFÍCIES
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
. 
DIA
NOITE
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ILHAS DE CALOR URBANO
aquecimento diferenciado depende do coeficiente global de reflexão da superfície urbana;
desigualdade mais significativa à noite;
alta capacidade térmica da cidade;
microclimas gerados pelos edifícios.
Temperatura do ar
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VENTOS
-- - - - 100% 
518m
- 40%
 - - - - 100% 
390m
- 56%
- - - - 100%
240m
- 70%
 RELAÇÃO VELOCIDADE X ALTURA X SUPERFÍCIE
 Velocidade e direção
 Elemento climático específico ao microclima
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VENTOS
Princípios básicos para ventilação dinâmica
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VENTOS
Quando o vento incide
sobre um volume, a maior
parte dos planos possui
pressão negativa.
+ Pressão - Pressão
(Entrada) (Saída)
+
+
-
-
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ZONA DE PRESSÃO NEGATIVA
Função da forma e da altura do edifício (obstáculo) e sua implantação.
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ZONA DE PRESSÃO NEGATIVA
x
x
2x
3x
3 1/4x
3x
5 1/4x
8 1/4x
11 1/2x
3 1/4x
4 1/4x
5 1/4x
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ZONA DE PRESSÃO NEGATIVA
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VEGETAÇÃO
PRINCIPAIS VARIÁVEIS:
 Altura
 Permeabilidade
 Densidade
 Tipo (perene ou caduca)
 Formato
 Localização
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VEGETAÇÃO
 Quantidade de radiação recebida pelas superfícies.
 Iluminação, temperatura ventilação ( ≠ temperatura)
 Direção e quantidade de movimentação de ar
 Ventilação  trocas de calor (temperatura)
AGE DIRETAMENTE NA:
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VEGETAÇÃO
15 10 5 0 10 20 30 40
100
 80 
 60 
 40
 20
 0
Distâncias (unidade: h)
Vel. Relativa
H
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VEGETAÇÃO
Ventos de inverno Ventos de verão
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ORIENTAÇÃO
AGE DIRETAMENTE NA:
 Incidência de vento
 Incidência de radiação solar
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ORIENTAÇÃO ÓTIMA
A partir de estudo de direções de ganhos 
solares máximos para os meses quentes e frios.
RADIAÇÃO + TEMPERATURA  TEMPERATURA SOL-AR
 Temperatura do ar exterior
 Radiação solar( onda curta) absorvida
 Trocas por radiação de onda longa (calor emitido pela parede)
ORIENTAÇÃO
*
ORIENTAÇÃO
Algumas vezes, a melhor orientação solar e a melhor
 orientação para ventos não coincidem.
Embora em orientação perpendicular à direção do vento 
ocorra maior pressão, na posição de 45° ocorre maior sucção.
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Pelotas, RS
Latitude: 31°46’
Longitude: 52°21’ 
*
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