Aula de conforto ambiental- Insolação, iluminação e ventilação

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Conforto Ambiental – Insolação, Iluminação e Ventilação. 
03º semestre /2016
Aula 1 – Introdução e definições
Professora : Heloisa Zanella
03/03/2016
	A arquitetura deve servir ao homem e ao conforto, o que abrange o seu conforto térmico. O homem tem melhores condições de vida e de saúde quando seu organismo pode funcionar sem ser submetido à fadiga e ao estresse, inclusive térmico. 
	As principais variáveis climáticas do conforto térmico são temperatura, umidade e velocidade do ar e radiação solar incidente. Guardam estreita relações com o regime de chuva, vegetação , permeabilidade do solo, águas superficiais e subterrânea, topografia, entre outras características, locais que podem ser alteradas pela presença humana. 
	Quando os trocas de calor entre o corpo humano e o ambiente ocorrem sem maior esforços, a sensação do indivíduo é de conforto térmico e sua capacidade de trabalho, deste ponto de vista, é máxima. Se as condições térmicas ambientais causam sensação de frio ou de calor, é porque nosso organismo está perdendo mais calor ou menos calor que o necessário para homeotermia, que passa a ser conseguida com esforço adicional que representa sobrecarga , com queda no rendimento no trabalho, até o limite , sob condições de rigor excepcionais, de perda total de capacidade de trabalho e/ou problemas de saúde. 
Introdução 
	O conhecimento das exigências humanas de conforto térmico requer incorporar, além das variáveis climáticas citadas, as temperaturas das superfícies presente no ambiente e a atividade desenvolvida pela pessoa. 
	O conhecimento das exigências humanas de conforto térmico e do clima, associado ao das características térmicas dos materiais e das premissas genéricas para o partido arquitetônico adequado a climas particulares, proporciona condições de projetar edifícios e espaços urbanos cuja resposta térmica atenda às exigências de conforto térmico. 
Conforto Térmico
	É o estado mental que expressa a satisfação do homem com o ambiente térmico que o circunda. O desconforto, pelo contrário, vem com a sensação de calor ou frio, quando o corpo não consegue dissipar o calor produzido por seu metabolismo para manter sua temperatura interna, ou perde calor demais para o ambiente. Quanto maior for o trabalho do organismo para manter sua temperatura interna, maior será a sensação de desconforto.
	A norma internacional para averiguar o conforto térmico em ambientes é a ISSO 7730 (1994).
A IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DO CONFORTO TÉRMICO
SATISFAÇÃO DO HOMEM OU SEU BEM ESTAR EM SE SENTIR TERMICAMENTE CONFORTAVEL. 
PERFORMACE HUMANA – MELHOR RENDIMENTO. 
CONSERVAÇÃO DA ENERGIA. 
O organismo humano e a termorregulação.
	O homem é um ser homeotérmico. Seu organismo é mantido a uma temperatura interna sensivelmente constante, sendo 32ºC o limite inferior e 42ºC o limite superior para a sobrevivência, sendo o ideal estar sempre na ordem de 36,1 a 37,2ºC. 
	O organismo dos homeotérmicos pode ser comparado a uma máquina térmica. A energia térmica produzida pelo organismo humano, advém de reações químicas internas , sendo uma combinação do carbono (alimentos) com o oxigênio (ar/ respiração). Esse processo de produção de energia interna chamamos de METABOLISMO. 
	O corpo, adquire energia, através do metabolismo, sendo apenas cerca de 20% dessa energia é transformada em potencialidade de trabalho, o restante 80% , se transforma em calor e é dissipado para que o organismo seja mantido em equilíbrio. 
Exigências humanas quanto ao conforto térmico. 
Resumindo...
O homem é um ser homotérmico, isto é, pode manter relativamente constante dentro de certos limites a temperatura corporal interna, independente da temperatura ambiente. Portanto, deverá haver permanente e imediata eliminação do excesso de calor produzido por seu metabolismo para que a temperatura do corpo possa ser mantida constante.
O controle da temperatura corporal é realizado por um sistema chamado de termorregulador que comanda, por meio da vasodilatação e vasoconstrição, a quantidade de sangue que circula na superfície do corpo, possibilitando, respectivamente, maior ou menor troca de calor com o meio.
1.1 A termorregulação. 
O organismo humano, possui um sistema que regula a temperatura interna, que comanda a redução de ganhos ou o aumento das perdas de calor . 
A termorregulação apesar de ser um meio natural de controle de perdas de calor pelo organismo , representa um esforço extra e , por conseguinte, uma queda de potencialidade de trabalho. 
O organismo humano experimenta a sensação de conforto térmico quando perde para o ambiente, sem recorrer a nenhum mecanismo de termorregulação, o calor produzido pelo metabolismo é compatível com sua atividade. 
1.2 Reação ao frio
	Durante o inverno, o corpo humano tem necessidade de armazenar mais calorias. Por isso, quando a temperatura é baixa a fome aumenta, o corpo treme e ficamos mais propensos a ter a pele mais ressecada, assim como os lábios. O organismo se articula para equilibrar a temperatura natural do corpo sem prejudicar os órgãos vitais.
	Tremer ou tiritar, quando se sente muito frio, por exemplo, é uma reação do corpo que tenta manter a temperatura média de 37ºC. O ato de tremer movimenta os músculos, que por sua vez contraem os vasos sanguíneos o que gera calor e aumenta a temperatura do corpo. 
	Urinar, respirar e suar são meios que o organismo utiliza para eliminar água e outros resíduos do corpo. No frio, transpiramos menos por conta da vasoconstrição que a pele realiza para não perder calor, mas a quantidade de urina que produzimos tem também relação com a quantidade de água que ingerimos.
	O arrepio serve para afastar o ar frio da pele. Quando o ambiente está frio ocorre perda de calor da pele e pequenos músculos na raiz do pelo são ativados e ficam arrepiados . 
	No frio, o gasto energético do organismo é maior para manter o metabolismo e temperatura do corpo. O aumento da fome é o organismo pedindo mais energia.
	Em temperaturas baixas, as pessoas tendem a ficar em ambientes fechados e sem circulação de ar o que resseca a pele. A exposição a vírus e bactérias no frio também podem deixar a pele mais rosada. Ambas as situações aumentam a vasoconstrição da pele e junto com a pele ressecada ocorre a hiperemia da face. Hiperemia é o aumento da quantidade de sangue circulante num determinado local, ocasionado pelo aumento do número de vasos sanguíneos funcionais.
	Devido a baixa temperatura externa, o organismo precisa aumentar a temperatura e enviar a energia para os locais mais vitais, como cérebro, coração, pulmão e outros órgãos internos. Desta forma, as extremidades do corpo, como pés e mãos tem menor quantidade de energia ficam gelados.
	A pele perde calor com a baixa temperatura e nível de umidade aliada a pouca ingestão de água, a pele perde calor, umidade e também há uma menor produção de sebo na face. Além disso, no frio tomamos banho mais quente, o que diminui a proteção natural da pele.
Resumindo
Reação ao frio
No tempo frio, o corpo encontra dificuldade de manter seu calor, devido a baixa temperatura do meio, os vasos sanguíneos se contraem, diminuindo o volume de sangue sob a pele e o ritmo cardíaco, provocando arrepios e tremores. Tremer é um processo mecânico para gerar calor e os pelos eriçados colaboram na retenção de uma camada de ar junto à pele e o ar é um bom isolante térmico.
1.3 Reação ao calor 
	O ser humano quando exposto a altas temperaturas tem seu rendimento físico e mental diminuído. 
	
	Quando o organismo fica sujeito a uma sobrecarga térmica, várias reações de adaptação podem então ser verificadas.
	Uma destas é a vaso dilatação periférica que tem a finalidade de aumentar a circulação sanguínea na superfície do corpo, através da qual se fazem trocas de calor com o ambiente, pelos mecanismos de condução (convecção), radiação e evaporação.
		Outra reação termorreguladora importante, é o acréscimo que se verifica nas atividades das glândulas sudoríparas. O aumento da quantidadede suor produzido leva a uma perda maior de calor pelo mecanismo de evaporação.
Altas temperaturas podem provocar... 
Resumindo ... 
Reação ao calor
	No tempo quente, o corpo não consegue dissipar o calor produzido devido a alta temperatura do meio, então os vasos sanguíneos se dilatam, aumentando o volume de sangue sob a pele, assim o calor pode mais facilmente se transferir daí para a superfície da pele e escapar para o ambiente por convecção e radiação. Se isso ainda não for suficiente, as glândulas sudoríparas expelem o suor na superfície da pele que ao evaporar retiram o calor.
1.4 CATABOLISMO,ANABOLISMO E FADIGA HIGROTÉRMICA
	O organismo humano passa diariamente por uma fase de fadiga- catabolismo – e por uma fase de repouso – anabolismo . 
	O catabolismo , sob o ponto de vista fisiológico, envolve três tipos de fadiga:
Física, muscular, resultante do trabalho de força;
Termo higrométrica, relativa ao calor ou ao frio;
Nervosa, particularmente visual e sonora. 
	A fadiga física faz parte do processo normal de metabolismo. A fadiga termo higrométrica é resultante do trabalho excessivo do aparelho termorregulador, pela existência de condições ambientais desfavoráveis, no tocante à temperatura do ar, tanto com relação ao frio quanto ao calor, e à umidade do ar. 
1.5 Mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente. 
	Ao efetuar trabalho mecânico , os músculos se contraem. Tal contração produz calor . A quantidade de calor liberado pelo corpo, por essa razão , será função do trabalho desenvolvido, podendo chegar a um máximo da ordem de 1200w, desde que por pouco tempo. Esse calor é dissipado através dos mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente, envolvendo as trocas secas – condução, convecção e radiação - e as trocas úmidas- evaporação. 
Trocas Secas (calor sensível – em função das diferenças de temperatura entre o corpo e o ambiente)
	Condução: Para entender melhor esse processo de transferência de calor, imagine a seguinte situação: segurando uma barra de ferro em uma das suas extremidades e colocando a outra ponta sobre uma chama, ela começará a aquecer. Primeiramente, a parte que está sobre o fogo terá sua temperatura elevada, pois a chama está transferindo energia para a barra. As moléculas que a constituem começarão a ficar agitadas e chocar-se-ão com as outras que não estão em contato com o fogo. Essa agitação será transmitida de molécula para molécula até que todo o objeto fique aquecido. É assim que ocorre a condução de calor, a energia propaga-se em virtude da agitação molecular.
As panelas são feitas de metal porque são os melhores condutores de calor por condução.
Convecção: O processo de remoção de calor por convecção ocorre quando o ar apresenta temperatura inferior à do corpo e o corpo transfere calor pelo contato com o ar frio circundante. O aquecimento do ar provoca seu movimento ascensional. À medida que o ar quente sobe, o ar frio ocupa seu lugar, completando-se, assim, o ciclo de convecção. Se a temperatura do ar for exatamente igual à temperatura da superfície do corpo, não haverá troca térmica por esse processo. Se a temperatura do ar for mais elevada do que a da superfície do corpo, o ar cederá calor para o corpo, invertendo-se o mecanismo. O exemplo a seguir descreve como acontece a convecção:
Ao colocar água para ferver, a parte que está próxima ao fogo será a primeira a aquecer. Quando ela aquece, sofre expansão e fica menos densa que a água da superfície, sendo assim, ela desloca-se para ficar por cima, enquanto a parte mais fria e densa move-se para baixo.
Radiação: É o processo pelo qual a energia radiante é transmitida da superfície quente para a fria por meio de ondas eletromagnéticas que, ao atingirem a superfície fria, transformam-se em calor. A energia radiante é emitida continuamente por todos os corpos que estão a uma temperatura superior a zero absoluto. Isso equivale dizer que uma pessoa num ambiente está continuamente emitindo e recebendo energia radiante, e o diferencial entre a energia recebida e a emitida é que define se o corpo é aquecido ou resfriado por radiação. Dessa forma, se a temperatura das paredes de um ambiente for inferior à da pele de um homem, este perderá calor por radiação. Se as paredes estiverem mais quentes que a pele, a temperatura do corpo aumentará por efeito da radiação. A radiação térmica não depende do ar ou de qualquer outro meio para se propagar, e a quantidade de energia radiante emitida por um corpo depende de sua temperatura superficial.
A perda de calor por irradiação e condução só é possível para o corpo humano quando a temperatura do ar está menor do que a temperatura da pele, que é metabolicamente regulada para em torno 33°C.
Podemos nos aquecer nas proximidades de uma lareira, sem ter contato direto com o fogo, graças ao processo de condução do calor por irradiação. 
Trocas úmidas (calor latente – envolve mudança de fase, o suor de líquido passa para gasoso através da evaporação)
Evaporação: Acima de 33°C de temperatura ambiente, a evaporação do suor é a única forma de perda de calor capaz de garantir a regulação em 33°C da temperatura da pele que, por sua vez, permite a regulação da temperatura interna do corpo de cerca de 36°C. Caso a evaporação do suor seja impedida ou dificultada, quanto mais a temperatura ambiente se aproxima de 33°C, maior o desconforto térmico.
Pele : principal órgão termorregulador
	
A pele é o principal órgão regulador do organismo humano, é através dela que se realizam as trocas de calor. A temperatura da pele é regulada pelo fluxo sanguíneo que a percorre – quanto mais intenso o fluxo, mais elevada sua temperatura.
	Um dos mecanismo de termorregulação da pele é a transpiração ativa, que tem inicio quando as perdas por convecção e radiação, somadas às perdas por perspiração insensível, são inferiores às perdas necessárias à termorregulação. A transpiração ativa se faz por meio das glândulas sudoríparas. 
	
O PAPEL DA VESTIMENTA 
	
	A vestimenta funciona como isolante térmico, pois mantém junto ao corpo uma camada de ar, reduzindo a sensibilidade do corpo às variações de temperatura e de velocidade do ar. Essa resistência térmica depende do tipo do tecido e do ajuste da roupa.
	Em clima seco, vestimentas adequadas podem manter a umidade advinda do organismo pela transpiração. A vestimenta funciona como isolante térmico – que mantém , junto ao corpo, uma camada de ar mais aquecido ou menos aquecido, conforme seja mais ou menos isolante, conforme seu ajuste ao corpo e conforme a porção de corpo que cobre. 
	A vestimenta reduz o ganho de calor relativo á radiação solar direta, as perdas em condições de baixo teor de umidade e o efeito refrigerador do suor. 
	Reduz , ainda , a sensibilidade do corpo relativo à radiação solar direta, as perdas em condições de baixo teor de umidade e o efeito refrigerador do suor. 
	Reduz , ainda , a sensibilidade do corpo às variações de temperatura e de velocidade do ar. 
	Sua resistência térmica depende do tipo de tecido, da fibra e do ajuste ao corpo, devendo ser medida através das trocas secas relativas de quem a usa. 
Variáveis do conforto térmico
	As variáveis de conforto térmico estão divididas em variáveis humanas (metabolismo e vestimentas) e variáveis ambientais (temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade relativa do ar). Além disso, variáveis como sexo, idade, raça, hábitos alimentares, peso, altura, etc., podem exercer influência nas condições de conforto de cada pessoa e devem ser consideradas	
	As condições de conforto térmico são função , portanto, de uma série de variáveis. Para avaliar tais condições, o individuo deve estar apropriadamente vestido e sem problemas de saúde ou de aclimatação. 
	
O A.S.H.R.A.E , considera , para climas mais quentes da América do Norte, 25ºC como temperatura ótima, podendo várias de 23º a 27ºC , sendo esses valores aplicáveis para: 
Velocidade do ar 0,5 m/s
Umidade relativa do arentre 30 e 70%
Inverno
Vestimenta Normal
Temperatura radiante média igual à temperatura do ar. 
Temperatura do ar
	A temperatura do ar é a principal variável do conforto térmico. A diferença de temperatura entre dois pontos no ambiente provoca a movimentação do ar, chamada de convecção natural: a parte mais quente torna-se mais leve e sobe enquanto a mais fria, desce, proporcionando uma sensação de resfriamento do ambiente.
Velocidade do ar
	A velocidade do ar de um ambiente interno costuma ser abaixo que 1m/s sem necessariamente a ação direta do vento (convecção natural). 	Quando o ar se desloca por meios mecânicos (convecção forçada), como um ventilador, o coeficiente de convecção aumenta, aumentando a sensação de perda de calor. O deslocamento do ar também acelera a evaporação da água em contato com a pele humana, reduzindo a sensação de calor.
	
Ajustes comportamentais:
	Modificam o fluxo de calor e massas que governam as trocas térmicas do corpo.
ajustes pessoais: roupas, atividades, postura,etc.
ajustes tecnológicos ou ambientais: abrir/fechar janelas, ligar ventiladores, usar óculos escuros, etc.
ajustes culturais
Ajustes Fisiológicos:
	Incluem as mudanças nas respostas fisiológicas das pessoas, resultado da exposição a fatores ambientais e térmicos, diminuindo gradualmente a tensão criada por tal exposição.
adaptação genética: se tornaram parte da herança genética de um indivíduo ou grupo de pessoas;
aclimatação: mudanças inerentes ao sistema termorregulador.
Ajustes Psicológicos:
	Esta forma de adaptação pode ser comparada à noção de “habituação”, exposição repetida ou crônica, que conduz a uma diminuição da intensidade da sensação evocada anteriormente.