Apostila_Ventilacao[1]

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VENTILAÇÃO
Ventilação - 1 -
Ventilação
VENTILAÇÃO
Ventilação - 2 -
A ventilação
Muitas das atividades que o homem realiza produzem alterações na
composição do ar que o envolve, afastando-a da que sua composição
biológica necessita. Ao nível urbano a contaminação atmosférica criada
pelos gases e partículas despejadas pelas indústrias e automotores,
chegou a provocar verdadeiras catástrofes, colocando o alerta para muitas
cidades e regiões do mundo. O projeto da cidade só pode contribuir
parcialmente para a sua solução; o controle da forma como estes resíduos
são jogados ao meio é tarefa importante das autoridades locais, regionais e
nacionais, que devem arbitrar as medidas condizentes para preservar o
meio ambiente necessário aos seres vivos.
Se a responsabilidade do arquiteto em relação a esse problema é limitada,
não será quando se trata do meio interior, o qual também é contaminado de
diversas maneiras durante o uso normal do espaço. A simples atividade
biológica provoca um consumo de oxigênio e um desprendimento de
anidrido carbônico; o somente admite a presença de pequenas
quantidades desse gás, sendo vital e renovação do ar para seu organismo.
Espaço
disponível
por pessoa
(m³)
Ar fresco requerido por pessoa (m³/h)
Mínimo
Valores recomendáveis
Sem fumar Fumando
3
6
9
12
40,7
25,6
18,7
14,4
61,2
38,5
28,1
21,6
81,4
51,1
37,4
28,8
Tabela 1.1: Ventilação mínima necessária
O originado pela transpiração das pessoas, além do que é
produzido para o cozimento dos alimentos e pelo banho, deve ser
eliminado pois é a causa principal das condensações nos fechamentos que
provocam a destruição de pinturas e outros materiais, bem como propiciam
a proliferação de microorganismos nocivos para a saúde. Quando
estudamos o conforto térmico vimos que as pessoas perdem uma
importante quantidade de calor por evaporação. Suponhamos que em um
dia de inverno o ar exterior tenha uma temperatura de 10ºC e uma UR de
80%; em uma sala de estar se reuniram oito pessoas, sendo a temperatura
inferior a 20ºC. Ao renovar o ar, a maior temperatura interior faz com que a
umidade relativa desça aos 42% . Se evitamos todo o tipo de ventilação,
somente o vapor de água proveniente das pessoas fará com que no decurso
de duas horas a UR suba aos 80% provocando seguramente sua
condensação em algumas superfícies. Os aquecedores a base de
combustíveis líquidos, como o querosene, que não tem um duto de
chaminé de ventilação direta ao exterior , incorporam ao meio ambiente
importante quantidade de vapor de água. Estas considerações nos
permitem concluir que com relação ao conteúdo de umidade sempre
teremos um meio interior mais seco no inverno se mantivermos uma
pequena ventilação permanente.
Os locais, como cozinhas, que produzem muito vapor de água e que além
disto são fontes importante de necessitam uma
ventilação que assegure sua eliminação direta ao exterior. As próprias
pessoas, em razão de sua atividade biológica e ainda em condições de
higiene normais, expelem odores que, segundo experiências realizadas,
vapor de água
fumaça e odores,
INTRODUÇÃO
Exigências higiênicas
VENTILAÇÃO
Ventilação - 3 -
exercem uma influência nociva sobre a saúde e o apetite. Estima-se que a
ventilação necessária para a eliminação destes odores é maior do que a
requerida para renovar o oxigênio e diminuir o conteúdo de gás carbônico.
Na tabela 1 são dados os valores mínimos de ventilação por razões
higiênicas (IHVE, 1971). Tratando-se de um dormitório de 24 m , por
exemplo, habitado por duas pessoas, a quantidade mínima admissível
seria de 14,4m /h por pessoa, o que supõe um pouco mais de uma
renovação por hora do ar de todo o local.
No capítulo referente ao conforto térmico observamos que nas regiões com
períodos quentes o movimento do ar é uma variável muito importante para
o bem-estar do indivíduo. Este benefício se estende também a todos os
elementos que compõe o espaço interior, como fechamentos e os móveis,
que são sempre grandes depósitos de calor; com a ventilação procuramos
sua eliminação, diminuindo assim a temperatura superficial. Este processo
requer grandes quantidades de ar. Vejamos um caso concreto onde, para
simplificar, tomamos o tijolo como o único material que acumula calor. Os
dados básicos são:
3
3
.1
material
calor específico
kJ/ (kg.ºc)
tijolo
ar
0,92
1,00
1600
1,20
1472
1,20
densidade
kg/m³
c.d.
kJ/ (m³.ºc)
Exigências térmicas
Suponhamos agora que o local tem um total de 40m² de fechamentos de
tijolos, com uma espessura média de 7,5cm, exercendo sua influência no
espaço. A energia que podem armazenar estes materiais (qc) será:
Quer dizer que é necessário extrair destes fechamentos 4416 kJ para
diminuir sua temperatura em 1ºC; e que, por outro lado, é necessário 1,20
kJ para elevar em 1ºC um volume de 1m³ de ar. Se estabelecemos que o
meio interior tem uma temperatura de 28ºC e o ar exterior, de 20ºC,
teremos:
ou seja que se requer 9,6kJ para elevar a temperautura de 1m³ de ar de
20ºC para 28ºC.
Disto concluímos que:
Isto significa que necessitamos 460m³ de ar a 20ºC para diminuirmos 1ºC
a temperatura dos fechamentos do exemplo tomado. Devemos levar em
conta que na realidade o problema é um pouco mais complexo pois o ar,
antes de sair ao exterior de um edifício comum tem de atravessar dois ou
mais ambientes, o que eleva consideravelmente a quantidade de calor a
extrair. Além do mais, a eficiência do resfriamento não é total, já que uma
parte do ar retorna ao espaço exterior sem ter alcançado os 28ºC possíveis.
Tudo isto faz aumentar muito a vazão de ar requerida, a qual nos dá uma
idéia clara de que precisamos uma ventilação muito abundante e mantida
durante várias h
qc = 1472 [ kJ/(m³ . ºC)] x 40(m²) x 0,075 (m) = 4416 kJ/ºC
qa = 1,20(28-20) = 9,6 kJ/m³
Va = 4416/9,6 = 460m³/ºC
oras para reduzir substancialmente a temperatura média
VENTILAÇÃO
Ventilação - 4 -
radiante. Todos experimentamos abrir as janelas durante as noites quentes
do verão para aproveitar a fresca brisa noturna. Se as fechamos após duas
ou três horas, voltamos a sentir a sensação de calor dentro da edificação.
Isto se deve, em parte, ao fato de que não recebemos o efeito direto do
fluxo de ar sobre o corpo que acelerava as perdas de calor por convecção e
por evaporação, e também a não ter sido produzido um esfriamento
sensível dos elementos que compõe o espaço interior.
A VENTILAÇÃO DE
INVERNO E A DE VERÃO
As exigências higiênicas e térmicas estão indicando que a ventilação
obedece a necessidades diferentes, já que as primeiras têm caráter
permanente e devem ser satisfeitas a qualquer hora e época do ano,
enquanto que as segundas só importam quando o microclima interno é
quente e o ar exterior tem uma temperatura menor que o interior.
Esta colocação nos leva a dizer que nas regiões de clima tropical, nas quais
a temperatura se mantém sempre por cima da requerida pelo conforto,
deve permanecer uma ventilação baseada em razão térmica estando o
projeto dos dispositivos orientado por esta necessidade. Nas regiões frias,
com baixas temperaturas, também se apresenta um objetivo definido,
sendo que a ventilação se deve a razões higiênicas exclusivamente. Para o
arquiteto, a situação mais complexa se dá nas zonas temperadas, que têm
um período frio e outro quente. A arquitetura deve adaptar-se a
necessidades diferentes originando o que chamaremos ventilação de
inverno, onde a única preocupação são as exigências higiênicas, e a
ventilação de verão, que deverá satisfazer tanto as higiênicas quanto as
térmicas. Esta dupla condição vai se refletir na localização, área e forma de
abrir os dispositivos, de maneira que no inverno (figura 1.2 e 1.3) o fluxo se
desloque pela zona superior A, para evitar o efeito direto sobre as pessoas,
enquanto que no verão a massa de ar se movimentará por todo o espaçoA
e B, exercendo uma influência direta sobre o conforto e simultaneamente
eliminando parte do calor acumulado em paredes, pisos, teto e mobília. A
circulação do ar no inverno afeta também a zona B por indução; sua
velocidade deve estar sempre sob um estrito controle que será mais severo
na medida em que o ar exterior tenha uma temperatura menor. A
quantidade de ar a renovar no inverno por uma razão higiênica é pequena
(ver tabela 1.1) sendo necessárias apenas superfícies reduzidas de entrada
e saída; o importante é que o fluxo de ar não incida diretamente sobre as
pessoas.
Figuras 1.2 e
1.3.
A ventilação
diferenciada
para verão e
inverno é
própria dos
climas
temperados.
Nas regiões
quentes ou
frias só há um
tipo de
ventilação.
VENTILAÇÃO
Ventilação - 5 -
As formas de ventilar se classificam em dois grandes grupos segundo a
origem da energia utilizada para movimentar a massa de ar: a ventilação
natural, baseada na diferença das pressões causada pela ação dinâmica do
vento ou pelas temperaturas diferentes dos dois meios; e a ventilação
artificial, produzida por equipamentos ou aparelhos que requerem energia
elétrica ou algum tipo de combustível.
A pode ser térmica ou dinâmica. A primeira se baseia
na diferença entre as temperaturas do ar interior e exterior que origina
pressões distintas, provocando um deslocamento da massa de ar da zona
de maior para a zona de menor pressão. Quando nessas condições existem
duas aberturas em diferentes alturas, se estabelece uma circulação de ar
de uma até a outra, denominada de efeito chaminé, por este precisamente
o princípio que rege o seu funcionamento. A velocidade do ar depende,
entre outras coisas, da diferença entre as alturas dos vãos. É bastante
conhecido o problema causado pelas intensas correntes de ar que se
observam no inverno em certos edifícios altos quando se abrem as portas
exteriores do pavimento térreo; se nesses momentos, na caixa da escada
ou de elevadores, há alguma janela aberta nos pavimentos superiores,
estabelece-se uma violenta circulação de ar. Daí a conveniência de colocar
portas duplas nos acessos dos edifícios e de enclausurar, também com
portas as circulações verticais. Este efeito provoca ainda a infiltração de ar
pelas juntas de portas e janelas, mas este fenômeno também é produzido
pela pressão do vento, deixaremos para comentá-la mais adiante.
A ventilação natural dinâmica é causada pelas pressões e depressões que
se geram nos volumes como conseqüência da ação dinâmica do vento. Dá
origem a duas maneiras de ventilar : uma delas é mediante planos móveis
cuja, localização, forma e área permitirão cumprir os objetivos
perseguidos; a outra é por aspiradores fixos ou rotatórios colocados nas
coberturas dos edifícios, que aproveitam o efeito do vento para produzir
uma depressão ou efeito de sucção que promove a saída do ar por estes
aparelhos. Nesta apostila trataremos somente a primeira dessas formas de
ventilar, a que aproveita a ação do vento, por ser a mais adequada nas
regiões tropicais e temperadas e, principalmente, porque tem maior
repercussão no projeto arquitetônico.
A é imprescindível em todos os casos em que a
natural não é possível, é insuficiente, ou não oferece garantia de
efetividade permanente, necessária a certas funções. Assim, por exemplo,
a cozinha, com sua elevada produção de fumaça, odores e vapor de água,
necessita um sistema mecânico de exaustão que impeça a contaminação
do espaço interior. O mesmo pode ser dito de outras funções que estuda o
arquiteto como as salas de cinema, teatro, oficinas de pintura e certos
locais hospitalares.
ventilação natural
ventilação artificial
FORMAS DE VENTILAR
Quando temos uma placa em frente ao vento (figura 1.4) se forma na face
AB um tipo de colchão de ar pressionado, sobre o qual escorrega a massa
de ar para depois escapar pelas extremidades. Nesta primeira parte do
processo, temos alguns fenômenos a destacar:Princípios Elementares
VENTILAÇÃO NATURAL
DINÂMICA
sobre a superfície AB haverá uma pressão positiva, isto é, maior
que a pressão atmosférica normal;
nas bordas da placa a velocidade do ar será maior do que no
espaço livre, pois o obstáculo faz com que pela área ao seu redor passe
uma maior quantidade de ar;
Figura 1.4 e 1.5. Efeito aerodinâmico produzido pelo
enfrentamento de uma placa ao vento.
VENTILAÇÃO
Ventilação - 6 -
nas bordas o ar segue uma direção oblíqua como resultado do
encontro do fluxo original com aquele que escorrega pelo colchão de ar.
Quando a massa de ar escapa pelos lados da placa produz, por fricção, o
deslocamento do ar situado na parte posterior tendendo a arrastá-lo
consigo; esta é a causa de que na superfície CD se produzam pressões
negativas, ou um efeito de sucção, além de complexas turbulências. Se a
obstrução estivesse apoiada no chão (figura 11.5) os fenômenos seriam
muito similares.
Tomemos agora uma placa (figura 1.6) com uma abertura ou ranhura na
parte central. Vão se formar nela dois colchões de ar, um sobre AB e outro
sobre CD; a massa de ar incidente escapará pelas bordas A, B, C e D. É fácil
ver que os filetes de ar que saem por B e C têm a mesma força e direção, já
que as duas partes AB e CD da placa são iguais. Em conseqüência, o ar que
atravessa a ranhura manterá a mesma direção que o fluxo incidente. Se a
abertura da placa estivesse deslocada, aproximando-se a uma das
extremidades, como se mostra na figura 1.7, onde AB > CD. O filete de ar
que sai pela borda B teria uma velocidade maior que o que passa por C, de
maneira que a direção do ar que atravessa a ranhura será descendente.
Quando o vento incide contra um volume (figura 1.8) a maior parte dos
planos tem pressões negativas. Como o ar se desloca desde os pontos de
maior aos de menor pressão, se abrirmos aberturas num edifício (figura 1.9
e 1.10) o fluxo de ar estará comandando por esta diferença de pressões.
Nada adianta abrir duas janelas sobre um mesmo plano, na forma indicada
na figura 1.11 já que as pressões, sendo iguais, não provocam a circulação
do ar. Isto significa que para ter uma ventilação verdadeiramente efetiva
devemos ter abertura em paredes opostas. Este tipo de ventilação natural
é conhecido como .ventilação cruzada
quando encontra algum tipo de placa defletora (figura 11.12) o
desvio dependerá da velocidade com que o ar incide no obstáculo;
Para terminar este ponto assinalaremos outros dois comportamentos do
fluxo de ar:
VENTILAÇÃO
Ventilação - 7 -
Figuras 1.6 e 1.7. A direção do fluxo de ar que passa por uma abertura BC
depende das dimensões AB e CD.
quando penetra num local (figura 1.13) sua própria inércia faz
com que mantenha a direção originária até encontrar um elemento que o
detenha; somente então se desvia em direção à abertura de saída. Em
outros casos (figura 1.14) a direção muda no momento em que a pressão
negativa prevalece.
Figura 1.8 Figura 1.9
Figura 1.10
Figura 1.11. Se não houver aberturas tanto na
superfície com pressão positiva quanto na
negativa, não se produz uma ventilação eficaz.
VENTILAÇÃO
Ventilação - 8 -
Figura 1.12 Figura 1.13 Figura 1.14
No desenho dos espaços exteriores onde se efetuam funções como as de
estar, passear, brincar ou simplesmente transitar, é importante ter uma
idéia da proteção que uma barreira ou obstáculo oferece contra o vento. Na
figura 1.15 estão representadas as velocidades do vento quando incide
frontalmente contra uma cuja folhagem tem a
densidade média que corresponde a várias espécies comuns. Note-se que
se altura das árvores é H, a escala em abscissas tem valores múltiplos de H;
em ordenadas se lêem as velocidades do vento nas proximidades da
barreira. É interessante notar que a velocidade do vento começa diminuir
antes de chegar ao obstáculo, como conseqüência da presença da massa
de ar pressionado que se forma nessa face. Mas a principal conclusão é que
a menorvelocidade, ou seja, a maior proteção possível se alcança a uma
distância compreendida entre quatro e cinco vezes a altura da obstrução.
Na figura 1.16 completamos a informação com as maneiras de compor
algumas barreiras de árvores em função da altura necessária (Caborn,
1957).
A proporcionados por serviços
metereológicos são dados sempre importantes como guia na solução de
muitos problemas, mas é necessário ter presente que às vezes no espaço
urbano os edifícios os modificam totalmente. Em Montevidéu, por exemplo,
a velocidade média anual do vento registrada numa estação metereológica
situada a beira do mar, é de 7,78m/s (28km/h), enquanto que em outra, a
uns 5000m ao interior, tem-se uma média de 4,44m/s (16km/h). A
explicação reside na fricção do ar em todos os obstáculos que encontra no
deslocamento o que reduz a velocidade das camadas próximas do solo.
Porém isto não pode ser generalizado para qualquer situação; sabemos,
por experiência própria , que nos casos semelhantes ao apresentado na
figura 1.17, onde dois edifícios enfrentam o vento, originam-se no espaço A
rajadas de uma velocidade muito maior pelas razões já comentadas.
Também é possível encontrar situações como a apresentada na figura
1.18; ainda quando o vento incide obliquamente sobre o volume, originam-
se fluxos de ar, A e B, de direções contrárias. Numa quadra urbana, com
ruas que são verdadeiros corredores (figura 1.19) o ar não tem outra
possibilidade senão a de canalizar por estes espaços; a direção do ar está
então determinada pelas ruas, ao mesmo tempo em que se geram
turbulências de toda ordem, entre as quais se incluem correntes
ascendentes e descendentes que fazem inoperante qualquer esquema de
ventilação baseado em dados proporcionados pelos serviços
metereológicos. Não obstante eles são de valor quando se trata do estudo
de edifícios ou espaços que pelas suas dimensões e localização estão
menos expostos às influências das obstruções vizinhas.
barreira de árvores
direção e a velocidade do vento
O espaço exterior
VENTILAÇÃO
Ventilação - 9 -
Figura 1.15.
Efetividade das
barreiras frente à
ação do vento. A
velocidade mínima
se mede a uma
distância de
quatro a cinco
vezes a altura do
obstáculo
Figura 1.16. Tipos
de barreiras de
árvores. Sua
composição
depende da
proteção
desejada; a de
maior altura
requer espécies de
folhagem baixa,
média e alta.
Figura 1.17.
Quando na cidade
se tem dois
volumes altos,
enfrentados ao
vento e separados
por um espaço
reduzido,
produzem-se
neste rajadas de
maior velocidade.
Figura 1.19. O
vento, na cidade,
não pode manter
a direção que tem
no espaço livre,
pois os volumes
edificados
canalizam-no
obrigatoriamente
em outras
direções.
Figura 1.18
VENTILAÇÃO
Ventilação - 10 -
Vejamos outros casos que se apresentam nas cidades com relação a este
ponto. Na figura 1.20 representamos um edifício alto cujo pavimento
térreo permite uma livre circulação do ar. Quando o vento incide
normalmente sobre o plano maior, os principais problemas que se colocam
são os seguintes:
no pavimento térreo teremos uma grande velocidade do ar que faz
necessária a construção de quebra-ventos adequados;
verifica-se uma enorme pressão sobre os fechamentos do edifício,
que aumenta com área exposta e a velocidade do ar; seu efeito chega, em
certas ocasiões, a romper vidros ou curva-los o suficiente para faze-los sair
dos baguetes de fixação. É óbvio dizer que o projeto desses edifícios altos
requer precauções muito especiais na seleção dos dispositivos de
fechamento, de maneira que permitam uma graduação precisa da abertura
e impeçam ademais as infiltrações exageradas de ar.
Nas figuras 1.21 e 1.22 são apresentados casos que mostram até que
ponto a realidade urbana se encarrega de modificar as previsões feitas com
base nos dados do clima do lugar. No edifício A a ventilação se realiza
normalmente na mesma direção que o vento; mas no B, situado na zona de
turbulência geradas por A, as duas fachadas têm pressões negativas porém
de diferente valor o que gera uma inversão no sentido da ventilação. Na
outra figura observamos que pode ocorrer o caso de um edifício, o S, no
qual tenhamos direções diferentes no fluxo de ar interior segundo a altura
do local em relação ao solo.
Figura 1.20. O aumento da
velocidade do vento, quando
é obrigado a cisrcular pelos
espaços de dimensões mais
reduzidas, impõe a
necessidade (no caso de
volumes sobre pilotis ) de
projetar proteções
adequadas no térreo.
Figura 1.21. A
disposição dos
volumes e a direção
e velocidade do
vento fazem, muitas
vezes, que a
ventilação entre eles
tenha sentidos
diferentes.
Ventilação - 11 -
VENTILAÇÃO
Figura 1.22
A vegetação ou obstáculos próximos ao edifício provocam também
direções particulares aos fluxos de ar (Reed, 1952; Caudill, 1952; White,
1954). Na figura 1.23 vemos o efeito de uma cerca vegetal alta cujas
conseqüências, similares às estudadas na figura 1.21, são as de provocar
uma corrente de ar induzida de sentido inverso. A presença de árvores
próximas ao edifício (figura 1.24) não somente aumenta a velocidade do
fluxo, mas também lhe imprime uma direção ascendente no momento de
entrar pelo vão. Uma dupla cerca sobre um dos lados do edifício (figura
1.25) não cria condições favoráveis de ventilação quando a direção do
vento é transversal. No entanto, quando as cercas se dispõe segundo a
figura 1.26 a ventilação se realiza corretamente, qualquer que seja a
direção do vento.
Figura 1.23
Figura 1.24
Figura 1.25 Figura 1.26
VENTILAÇÃO
Ventilação - 12 -
O espaço interior Direção do fluxo de ar. A direção da corrente de ar no espaço interior está
governada pelos princípios gerais que estudamos. Na figura 1.27
mostramos um caso onde o ar se desloca pela parte inferior do local, fato
importante no período quente; se observamos a representação
esquemática do exemplo veremos que o fechamento inferior CD é menor
do que o superior AB, significando que o filete de ar que escorrega pela
borda B tem uma força superior ao que entra por C, imprimindo ao ar uma
direção descendente. Se não existisse essa pequena saliência da cobertura
que detém em parte o escape do ar para cima, e o trecho AB não fosse
bastante maior que o CD, o fluxo poderia adquirir outra direção. A figura
1.28 representa o caso inverso onde o ar circula principalmente pela parte
superior do espaço. Estes dois exemplos nos assinalam as precauções a
adotar para assegurar as ventilações de verão e inverno a que nos
referimos antes.
Qualquer saliência nos planos de fachada é capaz de modificar a direção do
ar. Isto é o que se vê na figura 1.29 onde o beiral construído sobre a
abertura anula a influência da corrente descendente. Se o beiral estivesse
um pouco separado do plano vertical (figura 1.30) se restabeleceriam as
condições originais. Como já dissemos a inércia do ar faz com que
mantenha sua direção até encontrar um obstáculo. Desta maneira (figura
1.31) se a abertura de saída estivesse mais abaixo, o fluxo seguiria a
trajetória ali indicada. A disposição das saliências capazes de modificar a
direção do fluxo de ar também pode ser estudada em uma seção horizontal
do edifício. É o que apreciamos na figura 1.32 na qual temos um local sem
possibilidades de ventilação cruzada; quando o vento sopra obliquamente
a placa defletora central cria uma entrada de ar cuja profundidade
dependerá principalmente da direção e velocidade do vento.
Os edifícios de vários andares acarretam algumas surpresas quando se
estuda a direção dos fluxos de ar. Na figura 1.33 temos duas plantas baixas
exatamente iguais, porém as ventilações são diferentes porque a superfície
AB é a que determinará, pela sua dimensão, que o fluxo seja descendente
no nível térreo e ascendente no pavimento superior. Isto se resolve
facilmente (figura 1.34) com pequenas saliências sobre a fachada.Figura 1.27
Figura 1.28
Figura 1.29
VENTILAÇÃO
VENTILAÇÃO
Ventilação - 13 -
Figura 1.32
Figura 1.33
Figura 1.31Figura 1.30
Figura 1.34
Nos edifícios que têm locais com orientações opostas, como acontece em
algumas escolas, a solução se complica um pouco (figura 1.35) já que a
disposição que normalmente se estabelece para uma ventilação cruzada
não permite que o fluxo de ar se comporte igual nos dois ambientes para
um regime de verão. É necessário então dispor placas defletoras (figura
1.36) para corrigir a trajetória do ar. Convém advertir a conveniência de
que a ventilação natural seja estudada conjuntamente com as exigências
acústicas para evitar sérias interferências. Uma última recomendação: na
medida que o espaço urbano ao redor do edifício permita que o vento
mantenha uma direção dominante, é aconselhável que as habitações
sejam projetadas de maneira que o fluxo de ar se desloque desde os
dormitórios e o estar em direção à cozinha e o banheiro para eliminar os
problemas gerados pelo vapor de água e os odores.
Figura 1.35
Figura 1.36
Ventilação - 14 -
VENTILAÇÃO
Velocidade e quantidade de ar
Va = A . N . v
. Estes dois parâmetros dependem da
dimensão do vão de entrada e saída e da velocidade com que o vento
incide na janela. Na figura 1.37 se colocam três casos, cujos valores
foram determinados pela experiência, onde a área de entrada do fluxo
se mantém constante, modificando-se somente a de saída. A velocidade
relativa inicial será igual a 100. Observa-se a importância do vão de
saída para incrementar a velocidade do ar no espaço interior. Para ter
uma idéia da influência de cada variável na vazão de ar que circula pelo
espaço vejamos a equação que nos permite efetuar seu cálculo
aproximado.
equação 1.1 (m³/h)
Onde chamamos:
Va ao volume total de ar renovado (m³/h);
Ae à área da abertura por onde entra o ar (m²)
As à área da abertura por onde sai o ar (m²)
N a um valor que depende da relação As/Ae;
v à velocidade inicial do ar (km/h).
e
Suponhamos que Ae = 0,50m²; As = 0,25m² e v = 5km/h (1,4m/s).
Neste caso,
Se o espaço compreendesse dois locais contíguos facilmente
comunicáveis, de 10m² de superfície cada um e uma altura de 2,40m, essa
vazão de ar significaria quase 20 renovações por hora. No caso em que a
superfície de saída se duplique até ser igual a Ae,
Demonstra-se assim que os vãos de saída do ar têm tanta importância
como os de entrada quanto ao volume de ar que se renova. Os resultados
põe em evidência também um aspecto que comentamos anteriormente: se
chegamos a 20 renovações por hora nos locais de referência sabe-se que
uma parte do ar não terá tempo suficiente para adquirir a temperatura do
meio interior e alcançar a máxima efetividade no processo de esfriamento
dos materiais embora chegue a melhorar o conforto térmico das pessoas.
No inverno, as exigências higiênicas se cumprem com as aberturas
pequenas. Se Ae = As = 0,02m², o que supõe termos janelas de 1m de
comprimento abertas somente 2cm, o volume de ar renovado seria:
O importante, o que deve compreender o arquiteto, é que estas pequenas
aberturas devem ser previstas no projeto, quanto à sua localização
adequada e à operacionalidade do seu plano móvel, de forma que a
ventilação se realize sem produzir problemas térmicos no inverno.
Val = 380 x 0,50 x 5 = 950m³/h
Va2 = 600 x 0,50 x 5 = 1500m³/h
Va3 = 600 x 0,02 x 5 = 60m³/h
0,25
0,50
0,75
1
210
380
510
600
2
3
4
5
760
805
825
835
As / Ae N NAs / Ae
Ventilação - 15 -
VENTILAÇÃO
Figura 1.37. A velocidade do ar no espaço interior depende principalmente
da área da abertura de saída.
Infiltrações. As infiltrações de ar se produzem pelas juntas e interstícios
das portas e janelas do edifício independente da vontade do usuário. A
quantidade de ar que penetra ou sai do espaço interior depende:
do comprimento total das juntas que apresenta o local em seus
fechamentos exteriores;
da imperfeição dos contatos entre as partes móveis e as fixas das
aberturas;
da diferença de pressões entre os dois meios devido a temperaturas
desiguais e à ação mecânica do vento. Torna-se difícil calcular com
exatidão a importância deste fenômeno, especialmente porque há um fator
local de quantificação incerta que é a precisão com que se executam os
caixilhos de metal e madeira. Quando não se tem uma informação segura
sobre estas variáveis é comum adotar os seguintes valores:
locais com janelas sobre 1 lado 1 renovação por hora
locais com janelas sobre 2 lados 1,5 renovações por hora
Segundo vimos nas exigências higiênicas esta quantidade é quase
suficiente para manter um ambiente com baixa densidade de ocupação em
condições mínimas de higiene.
As infiltrações adquirem importância na medida em que a temperatura do
meio exterior se afasta das exigências do conforto térmico, Isto é válido
nos climas quentes nos quais a temperatura do ar atinge normalmente no
verão os 45ºC, mas se converte num problema relevante nos climas frios,
onde a temperatura desce às vezes a -20ºC ou menos ; as portas e janelas
exteriores se constroem então com até três contatos entre as folhas e os
marcos, incluindo dispositivos especiais para evitar toda infiltração.
Comecemos por estabelecer algumas condições gerais
que devem cumprir:
qualquer superfície móvel de ventilação deverá ser projetada
considerando que formará uma unidade com as proteções de radiação
solar o que significa que estes dois sistemas permitirão a livre circulação do
ar nos momentos do dia em que seja necessário; e que ambos os planos
possam movimentar-se de maneira independente sem dificultar um ao
outro;
o lado exterior dos vidros e suas correspondentes estruturas
devem ser facilmente acessíveis à limpeza, pintura ou outros trabalhos de
manutenção;
as partes móveis terão ferragens convenientes para graduar a
intensidade do fluxo de ar; isto é absolutamente indispensável em zonas de
ventos fortes ou em edifícios expostos a altas pressões;
uma ventilação de verão realmente eficaz se obtém quando os
vãos permitem que todo o espaço interior se beneficie por igual com a
circulação do ar. Se a abertura da ventilação é pequena com relação à
superfície do fechamento exterior onde se encontra, só uma parte do
volume interno terá uma renovação adequada de ar. Este aspecto é
especialmente importante nas regiões com um período quente prolongado.
O problema colocado pelo objeto dos dispositivos é mais complexo nas
zonas temperadas onde devem satisfazer as exigências das ventilações de
verão e de inverno. Vejamos, em primeiro lugar, as possibilidades que se
apresentam de solucionar estas necessidades com uma só superfície
móvel. Na figura 1.38 representamos uma janela que gira sobre um eixo
permitindo, na posição A, a ventilação de inverno e na B a de verão. O
exemplo da figura 1.39 mostra um fechamento que se desloca sobre os
umbrais até projetar-se totalmente para fora; em C, a circulação do ar
satisfaz as condições de inverno e em D, as de verão. Ambos os dispositivos
são muito particulares, exigem uma construção cuidadosa e só podem ser
utilizados em casos muito especiais. Na figura 1.40 é representada uma
solução com duas partes móveis, trata-se de uma janela de guilhotina com
duas folhas que se movimentam de forma independente: se descemos P
teremos uma ventilação de inverno, enquanto que ao subir Q obteremos a
de verão. Este tipo permite uma graduação perfeita das aberturas.
A solução da figura 1.41 separa claramente as duas funções: um plano M
para o inverno e outro N para o verão que pode abrir-se como batente, quer
dizer, sobre os eixos verticais, ou correr um sobre o outro, como mostra o
desenho. É bom destacar que a maioria dos edifícios atualmente
construídos na região Sul de nossa América tem este tipo de janela com
folhas batentes, mas sem a parte M com o que é impossível ter uma
ventilaçãode inverna correta. Além do mais não contam com dispositivos
de segurança tornando quase impossível assegurar uma ventilação
contínua em condições satisfatórias. Os fechamentos interiores (figura
1.42) devem ter um desenho que permita cumprir com os objetivos da
ventilação cruzada, ainda nos casos onde as portas estão fechadas por
razões de intimidade. Nas casas antigas era comum ver portas interiores
com aberturas nas partes altas que facilitavam a ventilação interior. A
localização, forma e área dos sistemas internos dependerão das exigências
colocadas pelo clima e a função do espaço.
No trópico úmido a ventilação fluida de todo o espaço interior, é um
requisito indispensável do conforto. O fato de que nessas regiões tanto as
temperaturas de verão quanto as de inverno são elevadas, dá à arquitetura
Os dispositivos.
VENTILAÇÃO
Ventilação - 16 -
c Os fechamentos exteriores, em muitos
casos, carecem de vidros quando estão protegidos de outra forma das
chuvas. Como o ar deve circular por todo o espaço, e nos dormitórios é
essencial que incida sobre a cama, constroem-se às vezes venezianas ou
persianas de madeira ou metal (figura 1.43) na parte inferior dos
fechamentos com elementos reguláveis e as naturais proteções contra
insetos. O espaço interior, por sua vez, tem divisões que não chegam até o
teto ou, melhor ainda, construídas, tanto nas partes móveis quanto nas
fixas, com venezianas (figura 1.44) que permitem a fácil passagem do ar.
Nos climas frios o problema principal é a ventilação por razões de higiene,
mantendo entretanto um severo controle do volume de ar renovado para
evitar inconvenientes no conforto e nas perdas de grandes quantidades de
calor. As juntas, como já comentamos, devem ser construídas com
precauções particulares. Em muitos países a ventilação se resolve por meio
de pequenas aberturas reguláveis sobre a fachada, com cerca de 1dm² de
área, fazendo-se a exaustão do ar por meio de canos ou dutos que chegam
até o terraço, aproveitando os princípios da ventilação térmica.
aracterísticas muito particulares.
VENTILAÇÃO
Ventilação - 17 -
Figura 1.38
Figura 1.39
Figura 1.40
Figura 1.41
Figura 1.43
Figura 1.42. Devem-se prever,
em muitos casos, elementos
adequados que permitam a
circulação do ar no espaço
interior.
Figura 1.44. No
trópico úmido,
sempre quente,
dispõem-se
fechamentos
interiores
apropriados
para permitir a
circulação do ar
por todo o
espaço.