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aula2-confortotermico2014-1_0

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Desempenho Térmico de edificações 
Aula 2: Conforto Térmico 
PROFESSOR 
Roberto 
Lamberts 
 
 
ECV 5161 
UFSC 
FLORIANÓPOLIS 
e
stru
tu
ra 
2 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
cálculo 
+ modelos 
+ normas 
variáveis 
+ humanas 
+ ambientais 
+ outras 
42 
d
e
fin
ição
 
3 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
”conforto térmico é o estado 
da mente que expressa satisfação 
do homem com o ambiente 
térmico que o circunda”. ASHRAE 
(American Society of Heating, Refrigeration and 
Air Conditioning Engineers) 
42 
d
e
fin
ição
 
4 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
A insatisfação com o ambiente térmico pode ser causada pela sensação de 
desconforto por calor ou frio quando o balanço térmico não é estável, ou seja, 
quando há diferenças entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o 
ambiente 
42 
d
e
fin
ição
 
5 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Neutralidade térmica: Estado físico no qual todo o calor gerado pelo organismo 
através do metabolismo é trocado na mesma proporção com o ambiente ao redor, 
não havendo nem acúmulo de calor, nem perda excessiva do mesmo, mantendo a 
temperatura corporal constante 
neutralidade térmica é uma condição necessária mas não suficiente para que uma 
pessoa esteja em conforto térmico. Um indivíduo que estiver exposto a um campo 
assimétrico de radiação, pode muito bem estar em neutralidade térmica, porém não 
estará em conforto térmico 
Conforto 
térmico 
Neutralidade 
térmica 
42 
d
e
fin
ição
 
6 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Fatores pelos quais os estudos de conforto térmico são importantes: 
 
1. A satisfação do homem permitindo-lhe se sentir termicamente confortável 
2. A performance humana: As atividades intelectuais, manuais e perceptivas, 
geralmente apresentam um melhor rendimento quando realizadas em conforto 
térmico 
3. A conservação de energia: Ao conhecer as condições e os parâmetros 
relativos ao conforto térmico dos ocupantes do ambiente, evitam-se desperdícios 
com aquecimento e refrigeração, muitas vezes desnecessários. 
42 
variáve
is –
 cálcu
lo
 
7 
variáveis de conforto 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
variáveis 
humanas 
MET: Metabolismo 
 
CLO: Vestimenta 
variáveis 
ambientais 
Tar: Temperatura do ar 
Trad: Temp. radiante ½ 
Vel: Velocidade do ar 
RH: Umidade relativa 
do ar 
Outras... 
Idade 
Raça 
Hábitos alimentares 
Altura 
Sexo 
Etc.. 
42 
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TO
 -
 H
U
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N
A
S 
+ 
A temperatura 
interna do corpo 
humano é 
praticamente 
constante , 
variando 
aproximadamente 
de 36 a 37° 
8 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
A quantidade de calor liberado pelo organismo ocorre em função da 
atividade desenvolvida. Este calor será dissipado através de 
mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente 
envolvendo: 
. MET 
. CLO 
- Trocas secas: condução, 
 convecção, radiação. 
 (calor sensível) 
 
- Trocas úmidas: evaporação. 
 Respiração e Transpiração 
 (calor latente) 
42 
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 T
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O
 
+ 9 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Diagrama da regulação térmica humana autônoma e comportamental 
Adaptado de:Hensen (1991) 
• Variável controlada: valor integrado 
de temperaturas internas (próximas 
do sistema nervoso central e núcleo) 
e as temperaturas da pele. 
• Sistema controlado: influenciado 
pela temperatura interna (geração 
interna de calor/metabolismo) e 
externa (calor ou frio originado pelo 
ambiente). 
• As perturbações na temperatura de 
um ambiente são rapidamente 
detectadas pelos termorreceptores 
da pele. 
42 
10 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
31° C 
 35° C 
 37° C 
 39° C 
43° C 
Te
m
p
er
at
u
ra
 C
o
rp
o
ra
l 
Acima de 43°C – Situação Letal 
Acima de 39°C – Ocorre a perda 
da eficiência no trabalho 
 
Acima de 37°C – Inicia-se o 
fenômeno do suor 
Abaixo de 36°C – Inicia-se o 
reflexo de arrepio 
Abaixo de 35°C – Ocorre a perda da 
eficiência no trabalho 
Abaixo de 31°C – Situação Letal 
Vasoconstrição 
Vasodilatação 
Aproximadamente 36,5°C 
Zonas de respostas fisiológicas 
Temperatura Corporal 
 
SI
ST
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A
 T
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LA
D
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O
 
+ 
42 
11 
Os mecanismos termorreguladores são ativados quando as condições térmicas do 
meio ultrapassam certas faixas de frio ou calor. 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Frio: Evitar perdas térmicas do corpo e aumentar a produção interna de calor. 
Perdas de calor por radiação 
e convecção 
orgão interno Perdas de calor por 
convecção 
Vasoconstrição periférica Arrepio Aumento do metabolismo 
Pele mais rugosa 
v. h
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as – v. am
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ien
tais – o
u
tras v. – cálcu
lo
 
42 
12 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Mecanismos instintivos e culturais para proteção do frio 
Mecanismos instintivos Mecanismos culturais 
v. h
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tais – o
u
tras v. – cálcu
lo
 
42 
13 
Calor: Incrementar as perdas térmicas do corpo e reduzir a produção interna de calor 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Vasodilatação periférica Suor Redução do metabolismo 
Boa 
evaporação 
Pouca 
evaporação 
Perdas de calor por radiação 
e convecção 
v. h
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tais – o
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tras v. – cálcu
lo
 
42 
14 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Mecanismos instintivos Mecanismos culturais 
Mecanismo instintivos e culturais para proteção contra o calor 
v. h
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tais – o
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lo
 
42 
15 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
v. h
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tais – o
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tras v. – cálcu
lo
 
Taxa metabólica para diferentes atividades. Referencia: ISO 7730 (2005) 
Através do metabolismo o organismo adquire energia a partir de elementos combustíveis orgânicos. A 
quantidade de energia liberada depende da quantidade de atividade muscular (Quanto maior a atividade 
física, maior o metabolismo). 
 
MET: unidade utilizada para descrever a energia produzida por unidade de área de uma pessoa em repouso (1 MET = 58W/m²) 
42 
16 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Vestimenta impõe uma resistência térmica entre o corpo e o meio, representando uma barreira 
para as trocas de calor por convecção 
v. h
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lo
 
Índice de resistência térmica para vestimentas 
segundo ISO 7730 (2005 
CLO: Unidade de medição da resistência térmica da 
roupa. (1 clo = 0.155m²°C/W) 
42 
17 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
v. h
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+ 
O corpo humano não 
sente a temperatura 
de um quarto, mas 
sente a perda ou 
ganho de energia do 
corpo no espaço 
18 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
As condições do ambiente relacionadas com o conforto são: 
 
 
+ Temperatura do ar 
+ Temperatura média radiante 
+ Umidade relativa do ar 
+ Velocidade do ar 
 
A influência dos quatro parâmetros na perda ou ganho de energia não é 
igual, sendo que a temperatura do ar e temperatura média radiante tem 
a maior importância. Porem não é suficiente medir só um deles. 
42 
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Temperatura do ar: Chamada de TBS (temperatura de bulbo seco) 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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A sensação de conforto baseia-se na 
perda de calor do corpo através da 
diferença de temperatura entre a pele 
e o ar. As massas de ar são aquecidas em 
virtude do contato com a pele, 
permitindo a perda de energia do corpo. 
O ar mais quente torna-se mais leve e 
sobe enquanto o mais frio desce, 
proporcionando uma sensação de 
resfriamento do ambiente graças a 
movimentação do ar conhecida como 
convecção natural. 
Pei-Chun Liu (et al) “Evaluation of buoyancy-driven ventilation in 
atrium buildings using computational fluid dynamics and 
reduced-scale air model”. 
42 
20 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Trocas entre um ambiente real e o corpo e entre um ambiente 
imaginário e o mesmo corpo, através da temperatura radiante 
média. Fonte: innova.dk 
Temperatura média radiante: Temperatura uniforme de um ambiente imaginário 
no qual a troca de calor por radiação é igual ao ambiente real não uniforme. 
Trocas de calor entre diferentes corpos 
42 
21 
Umidade relativa do ar (UR): fornece a quantidade de vapor de água no ar em 
relação à quantidade máxima que pode conter, a uma determinada temperatura. 
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À medida que a temperatura do meio se 
eleva, dificultando as perdas por convecção e radiação, o 
organismo aumenta sua eliminação por 
evaporação. Quanto maior a UR, menor a 
eficiência da evaporação na remoção do 
calor. 
A UR é utilizada para determinar a 
umidade absoluta (expressa em termos de pressão 
parcial de vapor), parâmetro que permite 
determinar as trocas por evaporação 
entre o homem e o ambiente. 
42 
22 
Velocidade do ar: 
 
O valor deste parâmetro modifica as trocas de calor por convecção e evaporação de uma 
pessoa, retirando o ar quente e a água em contato com a pele com mais eficiência e assim, 
reduzindo a sensação de calor. (quanto maior for, maior será a sensação de perda de calor). 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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UMIDADE RELATIVA 
DO AR 
VELOCIDADE 
DO AR 
PERDA DE CALOR 
POR EVAPORAÇÃO 
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Equipamentos para medição das variáveis ambientais 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Termômetro de globo. Termo anemômetro 
Psicrômetro giratório 
para medição 
de TBS e TBU 
Temp. de Globo Velocidade do ar Umidade relativa Temperatura do ar 
Anemômetro de paletas 
sensor 
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Cálculo da temperatura radiante média: pode se calcular através da T. globo e T. do ar 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Onde: 
Hcg é o coeficiente de troca de 
 calor por convecção do 
 globo; 
ΔT é a diferença de temperatura 
 (tg - ta) 
D é o diâmetro do globo 
 (normal/ 15cm) 
V é a Velocidade do ar (m/s) 
Onde: 
tg é a temperatura de termômetro de globo (C°); 
ta é a temperatura do ar (°C); 
V é a Velocidade do ar (m/s) 
Coeficiente de troca de calor por convecção: 
Utiliza se para definir a equação a ser adotada 
no cálculo da temperatura radiante média 
Dependendo do “Coeficiente de troca de calor” que for maior, 
adota se a temperatura radiante média para a forma de 
convecção correspondente a esse coeficiente 
* * * 
* * * 
42 
25 
Cálculo da umidade relativa: carta psicrométrica 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Temperatura bulbo seco (°C) 
Umidade relativa 
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+ 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
+ Idade 
+ Raça 
+ Hábitos alimentares 
+ Altura 
+ Sexo 
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C
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+ 
+ Modelo Estático 
+ Modelo Adaptativo 
 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
As pesquisas de conforto térmico e o método de avaliação estão divididos 
em dois grandes grupos: 
 
Pesquisas em Câmaras 
Climatizadas (Método PMV/PPD) 
Pesquisas de Campo 
(método adaptativo) 
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C
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+ 
+ Modelo Estático 
+ Modelo Adaptativo 
 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Modelo Estático 
 
“... Para dado nível de atividade, a temperatura média da pele (ts) e 
a taxa de secreção do suor (Esw) podem ser consideradas como as 
únicas variáveis fisiológicas que influem sobre o equilíbrio de calor 
na equação do conforto térmico...” 
(Ole Fanger, 1970) 
Modelo Adaptativo 
 
“... A temperatura de conforto não é uma constante, e sim varia de 
acordo com a estação, e temperatura a que as pessoas estão 
acostumadas...” 
(Michael A.Humphreys, 1979) 
42 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Onde: 
PMV= voto médio estimado, ou voto de sensação de conforto 
térmico 
M= Atividade desempenhada pelo individuo 
L= Carga térmica atuante sobre o corpo 
•Muito quente +3 
•Quente +2 
•Levemente quente +1 
•Neutro 0 
•Levemente frio -1 
•Frio - 2 
•Muito frio -3 
A escala sétima da ASHRAE, ou escala de sete 
pontos é utilizada para determinação real das 
sensações térmicas das pessoas 
PMV: O “voto médio predito” é um índice que prevê um valor médio de sensação 
térmica de um grande grupo de pessoas, segundo a escala de de 7 pontos (ASHRAE). 
Foi criado através de análises estatísticas de acordo com resultados obtidos por Fanger 
(1972) em estudos na Dinamarca em câmaras climatizadas. Nesses estudos as pessoas 
registravam seus votos através da escala sétima. 
A sensação térmica de um indivíduo é representada 
pela equação do PMV 
Modelo Estático 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Substituindo o valor de “L” a equação do PMV fica da forma a seguir: 
Onde: 
M = Taxa metabólica, em W/m2, 
W = Trabalho mecânico, em W/m2, sendo nulo para a maioria das atividades, 
Icl = Resistência térmica das roupas, em m2.ºC/W, 
fcl = Razão entre a área superficial docorpo vestido, pela área do corpo nú, 
ta = Temperatura do ar, em ºC, 
tr = Temperatura radiante média, em ºC, 
var = Velocidade relativa do ar, em m/s, 
pa = Pressão parcial do vapor de água, em Pa, 
hc = Coeficiente de transferência de calor por convecção, em W/m2.ºC, 
tcl = Temperatura superficial das roupas, em ºC. 
Pode ser obtida a partir do MET 
(1MET=58,2W/m²) 
Pode ser obtida a partir do CLO 
(1CLO=0,155m².C/W) 
Modelo Estático 
42 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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O PPD se baseia na percentagem de um 
grande grupo de pessoas que gostariam 
que o ambiente estivesse mais quente ou 
mais frio (voto +3, +2 ou -3 e -2, na escala 
sétima de sensações). Ele pode ser 
determinado analiticamente (conforme a 
equação abaixo em função do PMV), ou 
extraído da figura a seguir: 
PMV e PPD 
Devido à variação biológica entre as pessoas, é impossível que todos os ocupantes de 
um ambiente se sintam termicamente confortáveis ao mesmo tempo. O PPV (porcentagem 
de pessoas insatisfeitas) estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas dentro de 
um ambiente. 
Modelo Estático 
42 
32 
Princípio básico do modelo adaptativo: 
ao ocorrer uma mudança de temperatura 
que gere desconforto térmico, as pessoas 
reagem de maneira a restaurar seu 
conforto. 
 
Neste modelo são considerados outros 
fatores além dos da física e fisiologia: 
demografia (gênero, idade, classe social), contexto 
(composição da edificação, estação, clima) e cognição 
(atitudes, preferências e expectativas). 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Adaptação 
ao clima 
interno 
Ajustes 
Comportamentais/ 
Tecnológicos 
Aclimatação 
Adaptação 
fisiológica ao 
clima 
Habituação 
Adaptação 
psicológica/difere
ntes expectativas 
Dúvidas quanto a aplicação do modelo estático em ambientes reais, e em regiões quentes e úmidas, 
iniciaram as discussões que deram origem ao modelo adaptativo. 
Os 3 componentes de adaptação ao clima interno. 
Adaptado de: de Dear, Brager e Cooper (1997) 
Modelo Adaptativo 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Modelo Adaptativo 
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Três categorias de adaptação: 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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• Ajustes Comportamentais: Modificações conscientes ou inconscientes 
 - Ajustes pessoais: roupa, atividade, postura; 
 - Ajustes Tecnológicos ou Ambientais: Fechar/Abrir janelas, ligar o ventilador; 
 
• Ajustes Fisiológicos: Mudanças nas respostas fisiológicas 
 - Adaptações genéticas: herança genética de um indivíduo ou grupo de pessoas; 
 - Aclimatação: mudanças inerentes ao sistema termo-regulador; 
 
•Ajustes Psicológicos: Percepções e reações das informações sensoriais 
 - Habituação, exposição repetitiva ou crônica, que conduz a uma diminuição da 
 intensidade da sensação evocada anteriormente. 
42 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Limites aceitáveis da temperatura operativa para espaços 
condicionados naturalmente. ASHRAE 55-2013 
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A nova versão da norma americana ASHRAE Standard 55-2010 apresenta um método opcional para 
determinação condições térmicas aceitáveis em espaços naturalmente ventilados. 
Modelo Adaptativo 
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C
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fo
rto
 Té
rm
ico
 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Conforto 
Térmico 
Desconforto Localizado 
Temp. da pele e taxa secreção dentro dos padrões 
Neutralidade Térmica 
Ambiente Real 
Condições básicas para o conforto térmico: 
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C
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rto
 Té
rm
ico
 
37 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
Desconforto localizado: 
Diferença na temp. do 
ar no sentido vertical 
Correntes de ar Pisos aquecidos 
ou resfriados 
Assimetria 
de radiação 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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Os índices de conforto térmico podem ser estimados com o auxílio de softwares: 
O software da ASHRAE calcula os índices: 
 
- PMV/PPD 
- Temperatura Efetiva (ET) 
- Temperatura Efetiva Padrão (SET) 
- Temperatura neutra dos modelos 
adaptativos de Humphreys e Auliciems. 
Avaliação de Conforto Térmico 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts 
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lo
 
Ou através da calculadoras online: 
Ex.: Universidade de Berkeley TC Tool (http://smap.cbe.berkeley.edu/comforttool) 
 
Avaliação de Conforto Térmico 
Aula 2: Conforto Térmico 
42 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
v. h
u
m
an
as –
 v. am
b
ien
tais – o
u
tras v. – cálcu
lo
 
O PMV também 
pode ser calculado 
pelas tabelas do 
anexo E da norma 
ISO 7730. 
 
Elas se aplicam em 
ambientes com 
umidade relativa do 
ar (UR) de 50% 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
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tras v. – cálcu
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ASHRAE 55: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy 
Última publicação: 2013 
 
ISO 7730: Ergonomics of the thermal environment – Analytical determination and interpretation 
of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria. 
Última publicação: 2005 
 
ISO 7726: Ergonomics of the thermal environments - instruments for measuring physical 
quantities. 
Última publicação: 1998 
 
NORMA BRASILEIRA: ?? 
 
 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 2: Conforto Térmico 
v. h
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tras v. – cálcu
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