bioclimatologia

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BIOCLIMATOLOGIA:
Ciência que estuda as relações entre os seres vivos (homem) e o clima, abrangendo o conhecimento dos elementos meteorológicos, das respostas fisiológicas e comportamentais do homem, visando tirar partido das condições climáticas para fornecer ao ambiente construído, um alto grau de conforto ambiental com pequeno consumo energético. 
Variáveis Humanas
a)Metabolismo
b)Resistência térmica 
VARIÁVEIS AMBIENTAIS
Clima
VARIÁVEIS ARQUITETÔNICAS 
A forma da edifição ;
 Função ;
Os tipos de fechamento ;
Os sistemas de condicionamento 
ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
	A ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA baseia-se na correta utilização de elementos arquitetônicos e tecnologias construtivas de modo a consumir menos energia e otimizar o conforto de seus ocupantes. 
 
 
 
 	
	
ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
O uso de proteções solares, de aberturas para ventilação e de uma cascata na fachada, fizeram com que o pavilhão da inglaterra, na expo sevilha 92, consumisse apenas um quarto da energia que seria necessária se fosse climatizado com ar condicionado.
ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA
CASA EFICIENTE
ÍNDICES DE AVALIAÇÃO DO CONFORTO
	Os índices de conforto térmico surgiram com o intuito de caracterizar situações de conforto ou desconforto a partir da avaliação das variáveis humanas e ambientais.
Diagrama Bioclimático de Olgyay
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI
Voto Médio Predito de Fanger
Givoni desenvolveu no início da década de 90 um novo índice de
conforto baseado nos estudos anteriormente desenvolvidos por
Olgyay. 
A carta desenvolvida ficou conhecida como carta bioclimática.
Ela relaciona a temperatura do ar e a umidade relativa. 
Para cada zona definiu estratégias de projeto a serem adotadas para as diversas situações ambientais.
Carta Bioclimática Givone
Carta Bioclimática Givone
Carta Bioclimática Givone
	É baseada em temperaturas internas do edifício, propondo estratégias construtivas para a adequação da arquitetura ao clima. 
	Ou seja, é um instrumento de apoio à escolhas das estratégias mais adequadas a serem desenvolvidas quando do processo de concepção arquitetônico.
Carta Bioclimática Givone
Carta Bioclimática Givone
Serão necessários VALORES MENSAIS de:
 Temperatura média do ar
 Temperatura média das máximas
 Temperatura média das mínimas
 Temperatura máxima absoluta
 Temperatura mínima absoluta
 Umidade relativa média
Carta Bioclimática Givone
1-ZONA DE CONFORTO
Para condições climáticas que
resultem em pontos delimitados
por esta região existe uma
grande probabilidade das
pessoas perceberem a
sensação de conforto térmico.
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°C e 29°C.
18- evitar impacto ao vento
29- controlar a incidência de radiação
2- Ventilação 
	A ventilação corresponde uma estratégia de esfriamento natural do ambiente construído através da substituição do ar interno (mais quente) pelo externo (mais frio).
As soluções arquitetônicas
Comumente utilizadas são
ventilação cruzada
ventilação da cobertura e
ventilação do piso
sob a edificação. 	
T> 29
Umid.> 80%
ZONA 3: Resfriamento evaporativo
O resfriamento evaporativo é uma
estratégia utilizada para
aumentar a umidade relativa do
ar e diminuir a sua temperatura.
O uso de vegetação, de fontes
d’água ou de outros recursos que
resultem na evaporação da água
diretamente no ambiente constituem-se 
em formas diretas de resfriamento
evaporativo.
ZONA 3: Resfriamento evaporativo
ZONA 4: Massa térmica para resfriamento
A utilização de componentes construtivos com inércia térmica
superior faz com que a amplitude da temperatura interior
diminua em relação a exterior.
Componentes construtivos com
elevada capacidade térmica são
indicados para climas quente e seco
onde a temperatura atinge valores
muito altos durante o dia e
extremamente baixos durante a noite.
Nestes casos, a capacidade térmica do
componente permite o atraso da onda
de calor fazendo com que este calor
incida no ambiente interno apenas no
período da noite, quando existe a
necessidade de aquecimento.
ZONA 5: 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.
ZONA 6: Umidificação
A estratégia de umidificação é recomendada quando a 
temperatura do ar apresenta-se 
menor que 27°C 
e a umidade relativa 
abaixo de 20%.
Recursos simples, como
recipientes com água
colocados no ambiente
e o vapor d’água produzido
 por plantas podem 
aumentar a umidade
relativa do ar.
ZONA 6: Umidificação
ZONA 7: Massa térmica com
aquecimento solar
Neste caso, pode-se adotar
componentes construtivos
com maior inércia térmica,
além de aquecimento solar
passivo e isolamento térmico,
para evitar perdas de calor, pois
esta zona situa-se entre
temperaturas de 14 a 20°C.
ZONA 8: Aquecimento solar passivo
Zona de aquecimento
solar passivo.
O isolamento térmico deve ser
utilizado de uma forma mais
rigorosa, para evitar as perdas
de calor. O edifício deverá ter
áreas envidraçadas orientadas
ao sol e aberturas mínimas
nas demais orientações.
Deve-se ter o cuidado de
dimensionar corretamente os
espaços exteriores, de forma a
permitir o acesso à insolação.
ZONA 9: Aquecimento artificial
Esta zona é corresponde a
uma necessidade de utilizar
estratégias de aquecimento
artificial, pois o aquecimento
solar passivo pode não ser
suficiente.
O sistema artificial deve ser
utilizado em conjunto ao
aquecimento passivo, de
forma a minimizar o consumo
de energia.
O isolamento térmico é
necessário.
CONDICIONANTES ARQUITETÔNICAS PARA CADA ZONA
2- Ventilação 
Usar a forma e a orientação da edificação:
Explorar a exposição da edificação as brisas do verão orientando corretamente o projeto.
2- Ventilação 
Projetar espaços fluidos
- venezianas , elementos vazados (em locais onde o inverno é mais frio estes dispositivos podem ser fechados para evitar infiltrações)
2- Ventilação 
Promover ventilação Vertical
	O ar quente tende a se acumular nas partes mais elevadas da edificação, assim a retirada deste ar quente, por aberturas em diferentes níveis, pode criar um fluxo de ar .
Aberturas no telhado, exaustores eólicos.
-
2- Ventilação 
Elementos que direcionam o Fluxo de Ar para o Interior:
	Elementos que salientem da volumetria podem aumentar o volume e a velocidade do fluxo de ar para o espaço interno.
3-Resfriamento Evaporativo e Umidificação
	Em regiões onde a umidade relativa do ar é inferior a 20%, o ar seco pode causar desconforto. Nesses casos o ideal é umidificar o ar através da evaporação da água.
	Fontes ou espelhos de água próximos a edificação. 
3-Resfriamento Evaporativo e Umidificação
3-Resfriamento Evaporativo e Umidificação
Construir áreas Gramadas ou Arborizadas
	A superfície gramada exposta ao sol consome uma parte do calor recebido para a fotossíntese. E outra parte é absorvida para evaporar a água. Criando um microclima mais ameno.
3-Resfriamento Evaporativo e Umidificação
	Resfriamento Evaporativo das Superfícies Edificadas:
	Diminui a temperatura das superfícies da edificação .
	Uso de telhas cerâmicas não vitrificadas , já que sua porosidade absorve a água da chuva e sereno noturno. O umedecimento do telhado nos dias mais quentes, por tubulações perfuradas.
3-Resfriamento Evaporativo e Umidificação
Resfriamento Evaporativo das Superfícies Edificadas:
	
3-Resfriamento Evaporativo Indireto 
Soluções como a instalação de um tanque de águas sobre o telhado ou jardim.
	
MASSA TÉRMICA
	A massa térmica pode ser usada tanto para o frio como para o calor dependendo das características climáticas.
Aquecimento:
 Fechamentos opacos mais espessos 
Diminuir a área de abertura e orientá-las para o sol
Resfriamento :
Aberturas sombreadas 
Evitar ventilação diurna e permitir ventilação
 noturna
AQUECIEMENTO SOLAR PASSIVO
Ganho Direto: Permitir o acesso da radiação solar diretamente ao interior através de aberturas laterais ou zenitais.
AQUECIEMENTO SOLAR PASSIVO
Ganho Indireto: adoção de jardins de inverno, para captar a radiação solar distribuindo indiretamente aos ambientes.
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
Divisão do território
 brasileiro em oito zonas
 relativamente homogêneas
 quanto ao clima
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 1
Estratégias de condicionamento
térmico:
Aquecimento solar da edificação; 
Vedações internas com maior espessura;
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 2
Estratégias de condicionamento
térmico:
Aquecimento solar da edificação; 
Ventilação cruzada ;
Vedações internas com maior espessura;
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 3
UF CIDADE
MG Belo Horizonte
RJ Petrópolis 
Estratégias de condicionamento
térmico:
Ventilação cruzada;
Vedações internas com maior espessura;
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 4
Estratégias de condicionamento
térmico:
Resfriamento evaporativo e massa térmica para resfriamento.
Ventilação seletiva (períodos em que a Temp. int. seja superior à externa) 
Vedações internas com maior espessura;
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 5
Estratégias de condicionamento
térmico:
Ventilação cruzada;
Vedações internas com maior espessura;
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 6
Estratégias de condicionamento
térmico:
Resfriamento evaporativo e
massa térmica para resfriamento;
Ventilação seletiva (períodos em que a Temp. int. seja superior à externa); 
Vedações internas com maior espessura;
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 7
Estratégias de condicionamento
térmico:
Resfriamento evaporativo e
massa térmica para resfriamento;
Ventilação seletiva (períodos em que a Temp. int. seja superior à externa); 
 
Zoneamento Bioclimático Brasileiro
ZONA BIOCLIMÁTICA 8
Estratégias de condicionamento
térmico:
Ventilação cruzada permanente
 
As seis regiões climáticas do Brasil são:
Clima equatorial
Clima Tropical
Clima Subtropical
Sugestões quanto à escolha de partido
arquitetônico em função de dois climas brasileiros predominantes :
	
Quente e úmido
Quente e seco
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Devido a amplitude térmica elevada nos climas secos:
	A arquitetura deveria possibilitar, durante o dia, temperaturas internas abaixo das externas e, durante a noite, acima.
Clima quente e seco - Arquitetura e o Urbano
A ventilação não seria útil para reduzir a temperatura, pois o vento externo estaria, mais quente que a temperatura do ar interno. Dessa forma pode-se ter pequenas aberturas, o que também facilitará a sua proteção de excessiva radiação solar direta.
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Os componentes construtivos devem ter uma inércia elevada para amortecer o calor recebido pela edificação.
	 devido o atraso no número de horas que o calor levará para atravessar os vedos, o calor recebido pela edificação só atingirá o seu interior à noite, quando a temperatura externa já reduziu. Assim parte do calor armazenado pelos materiais durante o dia será devolvido para fora, não penetrando na edificação.
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Quanto à proteção da radiação solar direta:
Soluções arquitetônicas onde as construções sejam as mais compactas possíveis, para possibilitar que menores superfícies fiquem expostas tanto à radiação quanto ao vento.
As edificações, no conjunto urbano, podem ser pensadas de modo a se adotar em partidos onde estejam locadas aglutinadas, para fazer sombras umas às outras.
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Quanto à proteção da radiação solar direta:
	As ruas com direção norte-sul devem ser mais estreitas: 
	O Sol, do nascer até o meio-dia, atingirá as construções voltadas para um dos lados dessas ruas e, após o meio-dia, as situadas no lado oposto. Se a largura da rua for suficientemente estreita com relação à altura das edificações, estas terão condições de se protegerem mutuamente da radiação solar direta, criando sombra nas ruas, para os pedestres e sobre as fachadas opostas.
	As ruas com direção norte-sul não devem ter um traçado extenso e reto, mas sim prever praças e desvios de modo a não canalizar os ventos.
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Quanto à proteção da radiação solar direta:
	 A vegetação deve funcionar como	barreira aos ventos, além de, naturalmente, reter parte da poeira em suspensão no ar.
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Os espaços abertos: 
	Podem conter espelhos de água, chafarizes, ou outras soluções semelhantes. 
	A umidificação da água ao se evaporar, permitirá maior sensação de conforto às pessoas.
	
Clima quente e seco- Arquitetura e o Urbano
Os espaços abertos: 
O uso da água como elemento de alteração de microclimas também pode ser incorporado às construções, principalmente se localizada nos pátios internos.
Se as condições desses pátios forem tais que permitam que as paredes laterais opostas se auto-sombreiem em partes do dia, é possível criar condições microclimáticas bastante agradáveis nesses espaços.
Clima quente e úmido
	Como a variação da temperatura noturna não é tão significativa, neste clima, que cause sensação de frio, mas suficiente para provocar alívio térmico, a ventilação noturna é bastante desejável.
Deve- se:
Prever aberturas suficientemente grandes para permitir a ventilação nas horas do dia em que a temperatura externa está mais baixa que a interna.
Proteger as aberturas da radiação solar direta, mas não fazer destas proteções obstáculos aos ventos.
Clima quente e úmido
	As construções não devem ter uma inércia muito grande, pois isto dificulta a retirada do calor interno armazenado durante o dia,
	prejudicando o resfriamento da construção quando a temperatura externa noturna está mais agradável que internamente. 
	Deve-se prever uma inércia de média a leve, porém com elementos isolantes nos vedos, para impedir que grande parte do calor da radiação solar recebida pelos vedos atravesse a construção
	e gere calor interno em demasia.
Clima quente e úmido
	Cobertura:
 	Deve ser de material com inércia média, mas com elementos isolantes, ou espaços de ar ventilados, os quais têm como característica retirar o calor que atravessa as telhas.
Clima quente e úmido
	 Vegetação:
 	Não deve impedir a passagem dos ventos, o que dará limitações quanto à altura mínima das copas, de modo a produzirem sombra, mas não servir como barreiras à circulação do ar.
Clima quente e úmido
	Arranjo das edificações nos lotes urbanos:
 	Devem estar dispostas de modo a permitir que a ventilação atinja todos os edifícios e possibilite a ventilação cruzada nos seus interiores. O partido arquitetônico deve prever construções alongadas no sentido perpendicular ao vento dominante.
Clima quente e úmido
	À largura das ruas:
	As que estiverem localizadas perpendicularmente à direção dos ventos dominantes devem ter dimensões maiores, para evitar
	que construções situadas em lados opostos das ruas funcionem como obstáculos aos ventos
Climas quentes
	Revestimento do solo:
	Ao longo dos percursos de pedestres os materiais que refletem muito a radiação solar devem ser evitados nas superfícies externas.
	Cores externas :
	A pintura externa das construções em climas quentes deve ser preferivelmente de cores claras, pois essas refletirão mais a radiação solar e, portanto, menos calor atravessará os vedos.
	Qual a razão para que se continue adotando soluções de baixo desempenho ambiental com tantos recursos
construtivos disponíveis?
TABELAS DE MAHONEY
	Quando a configuração climática corresponde claramente a tipos de clima temperado-úmido ou quente-seco, é fácil chegar às especificações de funcionamento. 
	Em climas compostos, as necessidades segundo as estações podem ser contraditórias. Deve-se utilizar um sistema ponderado para determinar a importância relativa dos dados contraditórios. O sistema deve levar em conta a duração e o rigor dos diversos fatores climáticos.
Na metodologia dos ‘Quadros de Mahoney’ a partir da entrada de dados climáticos sobre o ambiente do local
onde será executada a obra arquitetônica, são realizadas inferências através de três quadros. As informações
contidas nos mesmos desencadeiam um processo de deduções findando na indicação de ‘recomendações’ para
melhor definir as características arquitetônicas do projeto, conforme a Figura 1. Os dados climáticos são
provenientes de estações meteorológicas locais e representam um período de anos analisados.
 	MAHONEY construiu uma série de tabelas baseando-se em um sistema deste tipo de clima. 
A Tabela 1 utiliza-se para registrar os dados climáticos mais importantes, dirigindo e definindo a extensão da investigação dos dados. 
TABELAS DE MAHONEY
Situação
Latitude
Longitude
Altitude
TEMPERATURA DO AR (OC)
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Máxima média mensal
35
35
30
28
26
20
18
22
25
28
30
35
Mínima média mensal
27
25
25
23
23
10
8
12
15
20
20
25
Diferença médiamensal
8
10
5
5
3
10
10
10
10
8
10
10
TMA
21,5
Alta
35
Baixa
8
DMA
27
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Máxima média mensal
60%
50%
80%
85%
80%
60%
50%
50%
50%
60%
50%
35%
Mínima média mensal
40%
30%
50%
50%
65%
40%
30%
20%
20%
40%
20%
15%
Valor médio
50%
40%
65%
67,5%
72,5%
50%
40%
35%
35%
50%
35%
25%
Grupo de umidade
2
2
3
3
4
2
2
2
2
2
2
1
UMIDADE RELATIVA (%) – média mensal
Umidade Relativa Média
Grupo
<30 %
1
30 a 50 %
2
50 a 70 %
3
>70 %
4
CHUVA E VENTO
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Total
Água de chuva (mm)
30
25
50
40
60
20
20
18
20
25
18
22
348
Vento dominante
N
N
NE
NE
S
S
S
S
NE
NE
N
N
Vento secundário
NE
NE
N
N
NE
NE
NE
NE
N
N
NE
NE
A Tabela 2 facilita o diagnóstico do clima e desenvolve uma série de indicadores climáticos. 
TABELAS DE MAHONEY
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Máxima média mensal
35
35
30
28
26
20
18
22
25
28
30
35
Conforto superior
31
31
29
29
27
31
31
31
31
31
31
34
Diurno: inferior
25
25
23
23
22
25
25
25
25
25
25
26
Média mínima mensal
27
25
25
23
23
10
8
12
15
20
20
25
Conforto superior
24
24
23
23
21
24
24
24
24
24
24
25
Noturno: inferior
17
17
17
17
17
17
17
17
17
17
17
17
Solicitação diurna
Q
Q
Q
C
C
F
F
C
C
C
C
Q
Térmica: noturna
Q
Q
Q
C
Q
F
F
F
F
C
C
C
	Q - quente: se a média estiver acima do limite
	C - confortável: se a média estiver entre o limite
	F - frio: se a média estiver abaixo do limite
TMA >
20oC
15 < TMA
< 20oC
TMA <
15oC
Limites de
conforto
Diurno
Noturno
Diurno
Noturno
Diurno
Noturno
1
26 – 34
17 - 25
23 - 32
14 - 23
21 – 30
12 - 21
Grupo de
2
25 – 31
17 – 24
22 – 30
14 – 22
20 – 27
12 – 20
umidade
3
23 – 29
17 – 23
21 – 28
14 – 21
19 – 26
12 – 19
4
22 - 27
17 – 21
20 - 25
14 – 20
18 - 24
12 – 18
	A Tabela 3 transforma estes indicadores em especificações de funcionamento ou recomendações para o projeto esquemático.
	 As especificações recomendadas se agrupam abaixo de oito tópicos:
 
•	Distribuição
•	Separação
•	Movimento do ar
•	Aberturas
•	Paredes
•	Telhados
•	Dormitórios externos
•	Proteção contra chuva
 
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
Total
H1
-
-
-
3
Úmido:
H2
-
-
2
H3
A1
-
-
-
3
Seco:
A2
-
-
-
4
A3
-
-
2
Tabela de
Indicadores (total)
H1
H2
H3
A1
A2
A3
3
2
3
4
2
 Disposição
0-10
1
Orientação Norte – Sul (eixo maior
11–12
5 – 12
Leste – Oeste)
0 – 4
2
Distribuição compacta com pátios
11-12
3
Espaços abertos para penetração das brisas
2-10
4
Mesmo que em 3, com proteção contra o vento quente.
0-1
5
Distribuição compacta, pequeno movimento de ar.
 Espaçamento
Movimento do ar
3-12
6
Edificação em fila única, entrada permanente de ar: ventilação cruzada.
1 – 2
7
Entrada em duas filas, entrada periódica de ar: ventilação cruzada controlada.
0
8
Não é necessário movimento de ar