Estudos sobre conforto termico

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PROVA DE CONFORTO AMBIENTAL 
Introdução ao Conforto Térmico:
A importância do estudo de conforto térmico está baseada principalmente em 
3 fatores: A satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável; 
O desempenho humano ao realizar tarefas; A conservação de energia ; 
Segundo a ASHRAE Standard 55, Conforto Térmico é um estado Conceito de espírito que reflete a satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa. Se o balanço de todas as trocas de calor a que está submetido o corpo for nulo e a temperatura da pele e suor estiverem dentro de certos limites, pode-se dizer que o homem sente Conforto Térmico. 
Tipos de Pesquisa em Conforto Térmico: 
Pesquisas em Câmaras Climatizadas: São aquelas realizadas no interior de ambientes totalmente controlados pelo pesquisador, onde as variáveis ambientais e pessoais são manipuladas 
Pesquisas de Campo: São aquelas realizadas em situação real, onde o pesquisador não interfere de maneira nenhuma sobre as variáveis 
VARIÁVEIS AMBIENTAIS: Temperatura do ar; Temperatura radiante média; Umidade relativa; Velocidade do ar .
ATIVIDADE FÍSICA - Quanto maior a atividade física, maior o metabolismo 
VESTIMENTA - Resistência térmica da roupa medida em “clo”. 
 
Carta solar/ Azimute - Clima e exigências humanas. AULA 1
Fatores Climáticos Globais:
São aqueles que condicionam, determinam e dao origem ao clima nos seus aspectos macros ou mais gerais, tais como a radiação solar, a latitude, a longitude, a altitude, os ventos e as massas de agua. 
Fatores Climáticos Locais: 
São aqueles que condicionam, determinam e dão origem do microclima ou clima que se verifica num ponto restrito (cidade, bairro, rua, etc.) como topografia, a vegetação e a superfície do solo natural ou construído. 
Elementos Climáticos:
São aqueles que representam valores relativos a cada tipo de clima, tais como a temperatura (valores médios/ variações/ valores extremos/ diferenças térmicas), a umidade do ar (absoluta/ relativa/ pressão do valor), as precipitações (chuva ou neve) e os movimentos do ar (velocidade/ direção/ sentido).
Radiação Solar: 
A radiação solar pode ser absorvida e refletida pelas superfícies opacas sobre as quais incide. 
A quantidade de energia absorvida e refletida depende da cor e das características da superfície. 
Latitude, Longitude e Altura
A latitude, a longitude, e a altura sobre o mar são as coordenadas que determinam a posição de um ponto da superfície terrestre. 
Alterações Climáticas Provocadas pela Urbanização
Mudança da superfície física da terra, pela densa construção pavimentação fazendo com que a superfície fique impermeável aumentando sua capacidade térmica e rugosidade e, ao mesmo tempo, alterando o movimento do ar. 
Emissão de contaminantes, que aumentam as precipitações e modificam a transparência da atmosfera.
Carta Solar
A trajetória do Sol é representada por uma série sucessiva de circunferências na esfera celeste, paralelas ao Equador, com inclinações sobre o plano do horizonte que variam de acordo com a latitude do observador 
O estudo da Trajetória Solar nos ajuda a compreender o comportamento do sol nos diferentes pontos da esfera terrestre. 
Ao realizar o movimento de translação, a terra percorre uma trajetória elíptica, em um plano inclinado de 23°27’ em relação ao plano do Equador. Esse ângulo define a posição dos trópicos e faz com que os dois hemisférios recebam quantidade diferenciada de radiação solar ao longo do ano: são os solstícios de inverno e verão (a e c), e os equinócios de primavera e outono (b e d). a – solstício de verão c – solstício de inverno b e d - equinócios 
Corresponde ao Solstício de Verão no Hemisfério Norte (sol a pino no Trópico de Câncer) e Solstício de Inverno no Hemisfério Sul (sol mais oblíquo); O Polo Sul não recebe sol - sol abaixo da linha do horizonte (abaixo do Equador) - e o Polo Norte recebe sol o dia todo - sol está sempre a 23°30’ em relação ao horizonte. Solstício de junho a – solstício de verão c – solstício de inverno b e d - equinócios 
Corresponde ao Solstício de Verão no Hemisfério Sul (sol a pino no Trópico de Capricórnio) e Solstício de Inverno no Hemisfério Norte (sol mais oblíquo); O Polo Norte não recebe sol - sol abaixo da linha do horizonte (abaixo do Equador) - e o Polo Sul recebe sol o dia todo - sol está sempre a 23°30’ em relação ao horizonte. Solstício de dezembro a – solstício de verão c – solstício de inverno b e d - equinócios 
Em 21 de março e 24 de setembro, o Sol passa 12 horas acima do horizonte e 12 horas abaixo – o dia é igual à noite; A situação é semelhante em todo o planeta, mudando a inclinação devido à latitude de cada lugar; Equinócios a – solstício de verão c – solstício de inverno b e d - equinócios TRAGETÓRIA APARENTE DO SOL
A posição espacial do Sol pode ser reproduzida por sua Altura Solar e Azimute: Sobre o plano do solo, marca-se a direção dos pontos cardeais e uma projeção do Sol sobre esse plano em um determinado instante, gerando o ângulo que essa projeção fará com o Norte: é o Azimute; O ângulo do Sol com o plano horizontal é a Altura Solar. Esses pontos são marcados em Cartas Solares, disponíveis em versões impressas e informatizadas. 
Bioclimatologia e Carta Bioclimática – AULA 2
Avaliação de desempenho térmico: 
• Simulação de ventilação natural 
• Simulação de temperaturas e umidades 
• Contato com o solo 
Carta Bioclimática de Olgyay (1963) 
Olgyay, em 1963 que delimitou a relação entre clima e projeto arquitetônico. A carta foi a primeira representação gráfica a mostrar a conexão entre clima e o conforto humano. Ela simplesmente relacionava a temperatura de bulbo seco com a umidade relativa. Variáveis interdependentes: clima/ biologia/ tecnologia/ arquitetura.
Baseada nesta relação, os irmãos Olgyay propuseram uma zona de conforto e sugere medidas corretivas para se atingir conforto quando o ponto em estudo estiver fora da zona de conforto. Essas medidas poderiam ser passivas ou ativas, dependo dos parâmetros climáticos.
 
Carta Bioclimática para o Brasil
Desenvolvida por Givoni em 1991; Construída sobre o diagrama psicrométrico; É a mais adequada para o Brasil. Para países em desenvolvimento; Se baseia em temperaturas internas.
Zona de Conforto: Define-se Conforto Térmico como o estado mental que expressa a satisfação do homem com o ambiente térmico que o circunda. Desta forma, pode-se verificar que a sensação de conforto térmico pode ser obtida para umidade relativa variando de 20 a 80% e temperatura entre 18 e 29oC. 
Ventilação • A ventilação corresponde uma estratégia de resfriamento natural do ambiente construído através da substituição do ar interno (mais quente) pelo externo (mais frio). 
Resfriamento Evaporativo • O resfriamento evaporativo é uma estratégia utilizada para aumentar a umidade relativa do ar e diminuir a sua temperatura. 
Massa Térmica para Resfriamento: A utilização de componentes construtivos com inércia térmica (capacidade térmica) superior faz com que a amplitude da temperatura interior diminua em relação a exterior. 
Resfriamento Artificial: O resfriamento artificial deve ser utilizado quando as estratégias de ventilação, resfriamento evaporativo e massa térmica não proporcionam as condições desejadas de conforto. 
Umidificação: Recursos simples, como recipientes com água colocados no ambiente interno podem aumentar a umidade relativa do ar. A estratégia de umidificação é recomendada quando a temperatura do ar se apresenta menor que 27 C e a umidade relativa abaixo de 20% (EVANS & SCHILLER, 1988). 
Massa Térmica e Aquecimento Solar: Neste caso, pode-se adotar componentes construtivos com maior inércia térmica para evitar perdas de calor, pois esta zona situa-se entre temperaturas de 14 a 20 C. 
Aquecimento Solar Passivo: O aquecimento solar passivo deve ser adotado para os casos com baixa temperatura do ar. UsoPleno da Radiação Solar para o Aquecimento
 Aquecimento Artificial: Deve-se usar isolamento nas paredes e coberturas dos ambiente aquecidos para se evitar perdas de calor para o ambiente externEste tipo de estratégia deve ser utilizado apenas em locais extremamente frios, com temperatura inferior a aproximadamente 10,5 C.
Avaliação Bioclímatica: Para uma avaliação bioclímatica são necessários os seguintes valores: Temperatura média do ar; Temperatura média das máximas; Temperatura média das mínimas;Temperatura máxima absoluta; Temperatura mínima absoluta; Umidade relativa média.
Ventilação Natural: estratégias. Ventilação higiênica e para remoção da carga térmica. Ventilação por efeito chaminé. AULA 3 E 4 
O uso da ventilação natural é um dos princípios básicos da arquitetura sustentável, ou da boa arquitetura, afinal o vento é um recurso natural, gratuito e renovável. O uso adequado desta fonte traz diversas vantagens para as edificações, mantendo a qualidade interna do ar pela troca constante, criando ambientes salubres e confortáveis, também reduzindo os gastos energéticos, principalmente a diminuição do uso de ar condicionado que é um dos principais consumidores de energia. 
 Algumas técnicas para o uso da ventilação natural:
 – Ventilação Cruzada: A ventilação natural cruzada é usada em diferentes vãos de abertura em um ambiente, seja ela em elementos opostos ou adjacentes. É necessário identificar o vento predominante da região (frequência, direção e velocidade), pois a ventilação natural pode causar desconforto e resfriamento indesejado, caso não analisada adequadamente
. O importante é permitir a entrada de ar fresco, seja por vão de abertura próxima ao piso, janelas, portas, empurrando o ar quente para outra parte com abertura como pátio, teto, claraboia, elemento vazado, torres de vento ou telhas de ventilação nas coberturas.
 – Torre de Vento: As torres de vento são uma ótima solução para essa troca de ar no ambiente interno, são adequadas para as casas de tijolos ou blocos, e muito utilizado na arquitetuta árabe. Funciona também quando não há brisa, pois a temperatura de dentro da torre é diferente do ar externo. O vento entra por um lado da torre e sai pelo outro, sugando o ar quente interno do ambiente, fazendo que o ar fresco entre por aberturas localizadas na parte inferior da edificação.
 Exemplos da utilização da ventilação natural na arquitetura contemporânea: João Figueiras Lima, o Lelé – O arquiteto brasileiro é um bom exemplo onde usa ventilação natural em suas obras, principalmente nos hospitais da rede Sara Kubitschek, localizado em algumas capitais do país, começando por Brasília em 1980. Utiliza-se de um sistema de ventilação onde o ar entra por galerias de tubulações em subsolo como condutores de ar fresco e passa pelas paredes dos quartos do hospital, ventilando os ambientes e, direcionado o ar quente contaminado pelas saídas superiores no telhado com formato de ondas (sheds). Nos hospitais evitaram os recursos de ventilação cruzada, para diminuir os riscos de propagação de infecções. O sistema utilizado é de fluxos verticais, onde a ventilação captada por cornetas mantém o ar permanentemente comprimido no interior das galerias. A distribuição do ar nos ambientes é feita através de pilares ou pequenos dutos verticais incorporados às divisões.
 Norman Foster – Um exemplo internacional é o projeto do Reichstag, parlamento alemão localizado em Berlin, que emprega uma cobertura para estabelecer a ventilação natural, através de um cone invertido, também utilizado para iluminação natural, localizado no centro da cúpula. O ar entra pela fachada principal e distribui pelo interior do edifício, eliminando através do cone pelo efeito chaminé, com uma abertura na extremidade, para eliminar o ar quente do interior do edifício. 
SOMBREAMENTO E VENTILAÇÃO NATURAL
Temos temperaturas elevadas em quase todo o país durante o verão e, em certas regiões, o ano inteiro. Por isso, o sombreamento é tão importante, assim como a ventilação natural. Sob temperaturas amenas, na faixa dos 20 até 26 graus, apenas com ventilação já seria possível melhorar o conforto interno 
 “A ventilação cruzada beneficia o conforto do ambiente, assim como a exaustão natural do ar quente, proporcionada pelo efeito chaminé resultante do desenho arquitetônico bem planejado”, 
PROTEÇÕES SOLARES
A característica mais importante dos elementos de proteção solar é a geometria, que deve ser capaz de interceptar os raios de sol considerando a sua direção de incidência 
Já o sombreamento é dado por elementos de proteção solar, cuja função básica, explica Fernando Ruttkay, é reduzir a radiação incidente sobre a superfície externa e, assim, controlar o ganho de calor resultante. “Devido à maior facilidade do calor solar ser admitido através das aberturas, os dispositivos são mais usuais nesses componentes. A característica mais importante dos elementos de proteção solar é a geometria, que deve ser capaz de interceptar os raios de sol considerando a sua direção de incidência”.
A concepção das proteções, acrescenta o professor da UFSC, deve considerar as condições climáticas – quando a radiação solar é desejável (para aquecer) ou indesejável –, bem como as funções das aberturas, a exemplo de prover contato visual com o exterior, ventilação e iluminação natural. “Todas essas funções podem ser positiva ou negativamente afetadas pelo dispositivo de proteção solar. Sem falar na estética e na aparência externa da edificação”.
São exemplos de protetores externos brises, venezianas, malhas metálicas, telas solares, beirais e marquises. Internamente, cortinas e persianas são soluções geralmente utilizadas. 
VIDROS ESPECIAIS
Outra novidade é a utilização de células fotovoltaicas nos brises: assim, além de sombrear a fachada, eles também captam a energia solar 
A opção por fechamentos envidraçados, tendência nos empreendimentos comerciais, também requer boa utilização do recurso de sombreamento, além de especificação de materiais de melhor desempenho térmico. Tais medidas são importantes, como lembra Roberto Lamberts, para evitar o indesejado efeito estufa que, além de gerar desconforto para o usuário, implica em maior necessidade de uso de mecanismos mecânicos de ventilação.
 “Um bom vidro seletivo deve ser capaz de transmitir a maior parte da porção visível da radiação (luz natural) e refletir o resto (UV e IV). Entretanto, um vidro desses não apresentará nem coloração e nem aquela aparência espelhada, tão apreciados por muitas corporações”, pontua.
Além das opções dos materiais com proteção solar, Roberto destaca as tecnologias dos vidros eletrocrômicos, que mudam de propriedade por meio de uma corrente elétrica, dos vidros termocrômicos, que se adaptam conforme a temperatura, e dos vidros fotocrômicos, semelhantes àquelas lentes de óculos que escurecem dependendo da quantidade de luz incidente. “São tecnologias que ainda estão caras, mas que no futuro estarão mais disseminadas”, antecipa.
CORES CLARAS E TETO-JARDIM
Assim como vidros seletivos, cores claras também possuem boa capacidade de reflexão da radiação solar. São, por isso, recomendadas para revestir fachadas e coberturas. 
Princípio da Transmissão de Calor: Radiação, convecção e condução. Diretrizes para projeto utilizando estratégias passivas e ativas. AULA 5 
A acao estática do vento é determinanda a partir dos coedficinentes aerodimanicos. Os coenficientes mais importantes são: Pressao; Forma; Forca; Torcao; Excentricidade.
Coeficiente e Forca de Arrasto: 
E uma quantidade adminensional que representa a quantidade de arrasto aerodinâmico do objeto
A forca de arrasto e a resisencia causada por um objeto em um fluido
Valores mais elevados maior resistência ao fluxo do ar
Valores mais baixos: menor resistência do vento
Ventilação e o edifício 
O edifício como volume, gera fluxos de ar ao redor de si
O vento pode ser tratado com um fluxo laminar de ar que, ao chcar se com um corpo solido, tende a manter umatrajetória reta depois de ter sido desviado.
A sotavento formase um redemoinho que e denominando sombra de vento ou zona de sucção0 zonda de baixa pressao
A barlsvento- os redemoinhos tem pressão elevada
Pontos fundamentais para a ventilação natural ao meio extremo das edificcacoes 
A localização dos prédios
As dimensões, comprimento, largura e altura
Orientação do prédio em relação a direção do vento
Influencia das proporções e da forma da edificação
Definem se três parâmetros para as edficicaoces 
Alteamento E-E=altura/largura
Alargamento A- A- largura/altura=1/E
Profundeza Pr-Pr= profundidade/menor dimensão da secacao transversal
O termo largura referese a direção perpendicular ao vento
 
Efeitos aerodinâmicos dos ventos
Os ventos são essenciais na interferência da qualidade do espaço urbano. É fundamental para que se possa orientar, e localizar as massas de ocupação do espaço sem formação de ilhota.
Ilhota térmica: também afeta o percurso do vento. No centro da cidade onde o efeito da Ilhota térmica é mais intenso, o ar aquecido sobe e atrai o fluxo do ar dos subúrbios (ventos frescos) para o centro da cidade, quando a forma urbana permite. É fundamental que o planejamento urbano estabeleça princípios e técnicas que possibilitem a minimização da energia. Como: analisar as informações climáticas em função da topografia urbana, aplicar a escala microclimática para determinar a demanda de energia para a região estudada. A partir de dados obtidos da estação meteorológica mais próxima e distribuir os edifícios no espaço urbano de forma a minimizar o ganho térmico natural e maximizar a ventilação cruzadas nas regiões que não possuem estação fria.
Efeito de Barreiras: define-se como edifício laminar, do ponto de vista da ventilação um prédio paralelepipedal, de espessura relativamente estreita, 10m de altura homogênea que não exceda de 30m (10 pavimentos) e de cumprimento mínimo igual a oito vezes a altura.
O efeito Venturi: também conhecido como fenômeno de funil, formado por dois edifícios próximos e perpendiculares que permitem a circulação do vento entre eles e em algumas vezes, quando o funil é muito comprido produzir-se-á um túnel aerodinâmico. A proposta é aproveitar o efeito Venturi para ventilar os espaços urbanos, cuja localização ou conformação sejam desfavoráveis ao aproveitamento dos ventos locais, evitando a formação do túnel aerodinâmico pelo desconforto nas pessoas.
O efeito de malha: caracterizado por uma ocupação espacial justaposta, com alturas diversas que impede a circulação do ar entre os edifícios permitindo a circulação só sobre os mesmos. A solução para nossos climas é evitar, no projeto do edifício o efeito “malha’ que impede a ventilação local. Assim as aberturas da malha deverão ser superiores a 25% do perímetro do edifício e orientados na direção dos ventos favoráveis.
Efeitos das aberturas sob as edificações: (muito utilizado na arquitetura moderna) têm como objetivo direcionar mais o fluxo de ar quando orientado sob os edifícios. A solução é aproveitar o efeito dos espaços abertos localizados sob o edifício, para melhorar a ventilação do entorno construído nos climas quentes e úmidos.
O efeito de canto: acontece com o impacto dos ventos sobre as fachadas de forma que o desvio destes provoquem sucção nas laterais do edifício. Para estes casos deverá se trabalhar formas que possibilitem um melhor aproveitamento dos ventos desviados pelos cantos.
O efeito de canalização ou corredor: ocorre entre duas barreiras de prédios e também como consequência incomoda a velocidade dos ventos frios.
 
O efeito pirâmide: ocorre nas zonas onde os edifícios possuem uma geometria irregular, possibilitando a melhor distribuição dos ventos sobre o seu entorno, com melhor aproveitamento da energia dos ventos e melhores condições na qualidade do espaço do edifício e consequentemente a melhor conservação de energia. 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.
O efeito “Wise”: provocado pelos ventos que incidem frontalmente na fachada do edifício originando a formação de um polo turbulento na parte inferior do edifício. O rolo turbulento, próprio do efeito Wise, é particularmente incômodo pela forma em que circula o fluxo de ar, cuja direção pode ser vertical, por exemplo, levantando os objetos leves (saídas das mulheres).
O efeito esteira: é o causador de redemoinhos, originado da velocidade dos ventos sobre zonas de pressões diferentes causando turbulência em todos os sentidos, portanto é importante analisar o seu entorno para que se possa abrir a esteira de ação dos ventos.
Conforto dos Transeuntes
Problema: edifício exposto ao vento, com mínimo, o dobro da altura dos edficios, vizinhos situados a barlavento.
Quanto mais alto o edifício, maiores as velocidades e pressões dinâmicas próximas ao ponto de estagnação e maiores velocidades próximo ao solo (gradiente de pressão maiore entre essas duas regiões) 
Conforto dos pedestres
Pavimentos inferiores maiores; marquise; cobertura no espaço livre; planta circular.