MATEUS APLICAÇÕES DAS ESTRATÉGICAS BIOCLIMATICAS

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UNIVERSIDADE DE UBERABA
AMANDA MAYLOR ALVES FERREIRA – RA: 5132776
DARLAN ALMEIDA CAETANO – RA: 5131404
	FELIPE FREIRE DE ARAÚJO – RA: 5117781
MATHEUS AZEVEDO RODRIGUES – RA: 5130449
RENATO ASSIS – RA: 5131501
VICTOR LUÍS BORGES SILVA – RA: 5135809
APLICAÇÕES DAS ESTRATÉGICAS BIOCLIMÁTICAS
UBERABA - MG
2016
AMANDA MAYLOR ALVES FERREIRA – RA: 5132776
DARLAN ALMEIDA CAETANO – RA: 5131404
	FELIPE FREIRE DE ARAÚJO – RA: 5117781
MATHEUS AZEVEDO RODRIGUES – RA: 5130449
RENATO ASSIS – RA: 5131501
VICTOR LUÍS BORGES SILVA – RA: 5135809
APLICAÇÕES DAS ESTRATÉGICAS BIOCLIMÁTICAS
Trabalho de apresentado à Universidade de Uberaba como parte dos requisitos para conclusão do curso de graduação em Engenharia Civil.
Matéria: Conforto ao Ambiente Construído. 
Professora: Mariana. 
UBERABA - MG
 2016
LISTA DE FIGURAS
	Figura 1- (VENTILAÇÃO) Rodoviária de Jabaquara - São Paulo - SP - Nesta imagem vemos a ventilação cruzada, cobertura (telhas colocadas em forma de lanternim) e de piso na espécie de mezaninos que há na edificação........................................................
	
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	Figura 2. Espelhos d’água na cobertura podem ser uma forma eficaz para melhorar a eficiência energética em edifícios no Rio de Janeiro. Foto por I-Sustain licenciada sob Creative Commons...........................................................................................................
	
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	Figura 3. (RESFRIAMENTO EVAPORATIVO – UMIDIFICAÇÃO) - Free Stall - Fazenda em Uberaba – Mg................................................................................................
	
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	Figura 4. Residência Uberaba - Mg - Conjunto Frei Eugênio...........................................
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	Figura 5. De uma forma simples podemos definir sistema solar passivo como aquele que, incorporado no edifício e fazendo parte da sua estrutura construtiva, funciona como colector e acumulador da energia solar nele incidente, bem assim como agente de distribuição da energia-calor por meios naturais de transferência...............................
	
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	Figura 6. Fachada Edifício Ventura Corporate Towers.....................................................
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	Figura 7. Térreo Edifício Ventura Corporate Towers........................................................
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	Figura 8. Aquecimento artificial. Aquecimento de ambiente e água. ...............................
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	Figura 9. Casa de Pedra – Massa Térmica.........................................................................
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SUMÁRIO
	1 INTRODUÇÃO..............................................................................................................
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	2 DESENVOLVIMENTO................................................................................................
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	2.1 Ventilação Natural.......................................................................................................
	06
	 2.1.1 Ventilação cruzada...............................................................................................
	06
	 2.1.2 Ventilação de cobertura.......................................................................................
	06
	 2.1.3 Ventilação de piso sob a edificação.....................................................................
	07
	2.2 Resfriamento Evaporativo...........................................................................................
	07
	 2.2.1 Resfriamento evaporativo direto .........................................................................
	08
	 2.2.2 Resfriamento evaporativo indireto.......................................................................
	09
	2.3 Umidificação................................................................................................................
	09
	2.4 Inércia térmica para resfriamento e aquecimento........................................................
	10
	2.5 Aquecimento solar passivo..........................................................................................
	11
	2.6 Resfriamento Artificial................................................................................................
	12
	2.7 Aquecimento Artificial................................................................................................
	15
	3 CONCLUSÃO...............................................................................................................
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	 REFERÊNCIAS............................................................................................................
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1 INTRODUÇÃO
A Arquitetura bioclimática é o estudo que busca a harmonização das construções ao clima e características locais. Manipula o desenho e elementos arquitetônicos afim de otimiza as relações entre homem e natureza, tanto no que se diz respeito à redução de impactos ambientais quanto à melhoria das condições de vida humana, conforto e racionalização Adequar o urbanismo e a arquitetura ao clima de um determinado local significa construir espaços que possibilitem ao homem condições de conforto (LIMA, 2005). Os avanços em pesquisas científicas e realizações em relação ao Projeto de Arquitetura mostram reflexões sobre o desenvolvimento sustentável, a conservação ambiental e a eficiência energética, que influenciaram o progresso científico e tecnológico deste século. Atualmente pode-se dizer que há muitos exemplos na arquitetura capazes de melhorar a qualidade ambiental das construções realizadas, tendo em conta os princípios básicos de “construir com o clima” onde se tem demonstrado, sem nenhuma dúvida, a viabilidade econômica desse tipo de obra.
A expressão projeto bioclimático, criada pelos irmãos Olgyay, na década de 60, estabelece que essa arquitetura busca utilizar, por meio de seus próprios elementos, as condições favoráveis do clima com o objetivo de satisfazer as exigências de conforto térmico do homem. (LIMA, 2007).
O desenvolvimento tecnológico permitiu ao homem construir edifícios inovadores tanto na forma quanto nos materiais, e que tenham como principal preocupação a questão ambiental. O urbanismo e a arquitetura bioclimática proporcionam ao homem as melhores condições físicas e mentais de habitabilidade nas cidades e, consequentemente, nos edifícios, com um mínimo de dispêndio energético associado a um mínimo impacto do meio ambiente.
2 DESENVOLVIMENTO
2.1 Ventilação Natural
A ventilação natural é capaz de proporcionar a renovação do ar de um ambiente e a velocidade do ar sobre as pessoas é fundamental para o alcance do conforto térmico. Para Frota e Schiffer (2003), em regiões de clima quente úmido, como no Brasil, a ventilação natural é a estratégia mais simples para promover o conforto térmico quando a temperatura interna se torna elevada. O fluxo de ar sobre a pele da a sensação de resfriamento aos ocupantes, principalmente em temperaturas acima de 30ºC.
Jones e West (2001) consideram como um dos principais benefícios da ventilação natural a redução do consumo de energia, minimizando diretamente o uso de sistemas de ventilação mecânica e ar condicionado.
Segundo Gratia, et al (2004) a ventilação diurna nos proporciona uma sensação de resfriamento nos ajudando a transpirar, a velocidade máxima aceitável em ambiente interno é de 0.8 m/s, o que nos dá a sensação de resfriamento em torno de 3ºC. Essas sensações de resfriamento pela ventilação em velocidades de até 0,1 m/s só podem ser sentidas em temperaturas abaixo de 18ºC, o que é indesejável. Sendo acima de 0.2 m/s, para temperaturas mais elevadas, que se pode tirar proveito da sensação de resfriamento através da velocidade do ar passando pelo corpo.
2.1.1 Ventilação cruzada
A ventilação cruzada é quando os vãos (janelas e portas) de um ambiente são colocadosem paredes opostas ou adjacentes, no sentido dos ventos locais permitindo a entrada e saída do ar. Traz higienização dos ambientes através da renovação do ar, e diminuição da temperatura no interior dos ambientes.
2.1.2 Ventilação de cobertura
Normalmente é a ventilação que se dá por domos ou lanternins. Apresenta-se uma modelagem matemática, associada com o conceito do índice de ventilação natural, para o cálculo da vazão de ar necessária para uma ventilação natural adequada em edificações e também para o cálculo das áreas das aberturas necessárias para suportar uma dada vazão.
2.1.3 Ventilação de piso sob a edificação
Este tipo de ventilação é muito comum em prédios, onde se deixa afastado o prédio do chão para que o mesmo não receba calor direto, assim criando um ambiente chamado Pilotis. O pilotis na maioria dos casos serve como garagem (Figura 1).
Tendo a edificação com a menor área possível em contato com o chão é possível evitar o calor, e assim resfriar a edificação levando em conta a ventilação.
Figura 1- (VENTILAÇÃO) Rodoviária de Jabaquara - São Paulo - SP - Nesta imagem vemos a ventilação cruzada, cobertura (telhas colocadas em forma de lanternim) e de piso na espécie de mezaninos que há na edificação.
Fonte: Turismo Paulistano, 2015.
2.2 Resfriamento Evaporativo
O processo de resfriamento evaporativo, embora largamente utilizado em torres de resfriamento de água, lavadores de ar, condensadores evaporativos e resfriadores de líquidos, ainda é pouco explorado e difundido para o conforto térmico humano. As aplicações para o resfriamento evaporativo são, entre outras, grandes áreas com grande quantidade de público, áreas onde funcionam equipamentos que produzem calor, áreas de trabalho industrial em processos de manufatura, em indústrias têxteis, em alguns processos industriais que requerem um controle preciso da umidade, em minas, em abrigos de animais, no armazenamento de produtos hortifrutigranjeiros, no cultivo de plantas e para condicionamento de ar residencial e comercial (CAMARGO et al, 2000).
	2.2.1 Resfriamento evaporativo direto 
O resfriamento evaporativo direto consiste em umidificar diretamente o ar a fim de reduzir a temperatura do ar para a troca de fase a água no estado líquido para o estado gasoso, ou para vapor de água. Pode ser realizado através de fontes de água como cascatas, espelhos d’água ou até pela vegetação. Quando estes são instalados próximos às aberturas do edifício, o ar ou vento passam por eles levando o ar úmido e fresco para dentro dos ambientes (Figura 2).
Figura 2. Espelhos d’água na cobertura podem ser uma forma eficaz para melhorar a eficiência energética em edifícios no Rio de Janeiro. 
Fonte: Foto por I-Sustain licenciada sob Creative Commons.
O resfriamento evaporativo direto pode também ser realizado por microasperção da água diretamente no ar. Para tanto, deve-se verificar se o clima do local comporta esta estratégia, visto que é eficaz em regiões de clima seco que favorece a evaporação da água. A microasperção em especial é uma estratégia recomendada para ambientes externos e deve-se tomar cuidados extras quando aplicada em ambientes internos, como altura de instalação dos microaspersores.
2.2.2 Resfriamento evaporativo indireto
O resfriamento evaporativo indireto consiste em resfriar um componente ou superfície do edifício usando a água para reduzir a temperatura do componente ao trocar de fase líquida para gasosa. É comum em espelhos d’água sobre lajes na cobertura, ou cortinas de água sobre coberturas e fachadas, sejam em vidros ou materiais opacos. O movimento da água em estado líquido sobre o componente facilita as trocas com o ar e, portanto, facilita a evaporação e o consequente resfriamento do componente. Este, uma vez resfriado, irá retirar calor do ambiente interno, reduzindo a temperatura do ar interior.
2.3 Umidificação
A umidificação do ar no ambiente e/ou edifício é o método criado para aliviar o incômodo térmico na questão da vivencia do ser humano devido a baixa umidade relativa do ar. Através da umidificação podemos ter um ar com um padrão melhor, ajudando no resfriamento e a respiração dos usuários (Figura 3).
Figura 3. (RESFRIAMENTO EVAPORATIVO – UMIDIFICAÇÃO) - Free Stall - Fazenda em Uberaba – Mg
Fonte: Site Uberaba, 2012.
2.4 Inércia térmica para resfriamento e aquecimento
O uso da inércia térmica na edificação ajuda no atraso e na diminuição dos picos de calor externos. O fato de armazenar calor dentro da estrutura da edificação, funciona como um dissipador de calor, evitando a oscilação e os picos durante o dia, e dissipando o calor mais tarde. Inércia térmica é a capacidade de uma edificação de armazenar e liberar calor. Uma edificação com pouca inércia segue muito próxima a variação da temperatura externa, e com uma inércia infinita, a temperatura interna permaneceria constante. A necessidade de grande inércia térmica aumenta quanto maior a variação da temperatura externa, radiação solar e ou ganhos de calor. A razão entre o calor absorvido e o calor armazenado nos materiais da edificação dependem da capacidade térmica do material que compõe a envoltória. A capacidade térmica por unidade de superfície é o produto da densidade pela espessura e pelo calor específico dos seus componentes (Figura 4).
Figura 4. (INÉRCIA TÉRMICA) - Residência Uberaba - Mg - Conjunto Frei Eugênio
Fonte: Site Uberaba, 2012.
2.5 Aquecimento solar passivo
O aquecimento solar passivo é uma estratégia que consiste na utilização da radiação solar direta para aquecimento ambiental da edificação. Este tipo de aquecimento pode ser direto ou indireto. No aquecimento solar direto, a radiação solar de inverno (norte no hemisfério sul) é admitida diretamente no ambiente através das aberturas ou superfícies envidraçadas, obtendo uma resposta imediata de aquecimento. Devido ao efeito estufa, a radiação, ao passar pelas superfícies envidraçadas, é absorvida e refletida pelas superfícies internas na forma de onda longa, permanecendo no interior da edificação, uma vez que o vidro é opaco a onda longa. No período noturno as temperaturas externas caem e para evitar a perda de calor é possível utilizar janelas de maior resistência térmica com vidros duplos, cortinas e isolamento térmico externo nas paredes (Figura 5). A infiltração de ar deve ser evitada através de esquadrias herméticas para impedir as perdas de calor e infiltração do ar frio noturno. O aquecimento solar indireto é utilizado junto com a estratégia de alta inércia térmica (ver estratégia de Alta Inércia Térmica) onde são utilizados componentes de elevada capacidade térmica, sujeitos a exposição direta dos raios solares. Estes componentes retêm o calor absorvido liberando-o lentamente para o interior do ambiente quando as temperaturas internas tornam-se inferiores. Observa-se que estes componentes devem ser sombreados e protegidos da exposição aos raios solares no verão para evitar sobreaquecimento do ambiente interno (DEKAY; BROWN (2004).
Figura 5. De uma forma simples podemos definir sistema solar passivo como aquele que, incorporado no edifício e fazendo parte da sua estrutura construtiva, funciona como colector e acumulador da energia solar nele incidente, bem assim como agente de distribuição da energia-calor por meios naturais de transferência.
Fonte: DEKAY; BROWN, 2004
2.6 Resfriamento Artificial
	O resfriamento artificial deve ser utilizado quando as estratégicas de ventilação, resfriamento evaporativo e massa térmica não proporcionam as condições desejadas de conforto. 
Edifício Ventura Corporate Towers
Localizado no Rio de Janeiro, o arranha céu é composto por duas torres gêmeas (Figura 6 e Figura 7), correspondendo o primeiro empreendimento em certificado na categoria ouro no Rio de Janeiro, seguindo o sistema LEED de certificação.
Desde o processo de construção, houve um planejamento correto para evitar grandes impactos ambientais, desde os materiaisutilizados, a reutilização dos mesmos, coleta equilibrada de entulhos, entre outras medidas ambientais.
O edifício possui uma fachada envidraçada de vidros laminados, refletivos verdes, com espessura de 10 mm, de baixa transmissão térmica de calor, a fim de garantir a iluminação natural e reduzir o consumo de ar condicionado. No edifício garagem foi construído um telhado verde a fim de minimizar as ilhas de calor e os índices de refletância solar.
No telhado do edifício, existe um heliponto, onde pinturas especiais foram utilizadas a fim de refletir a radiação solar incidente sobre a área, impedindo a penetração do calor para o interior.
Estratégias Bioclimáticas Utilizadas
Resfriamento Evaporativo
Ventilação Natural
Uso de cores claras para refletir o calor
Uso de vidros especiais para diminuir a incidência de radiação
Ar condicionado para resfriamento
Umidificação
Figura 6. Fachada Edifício Ventura Corporate Towers.
Fonte: Arco Projetos Design, 2009.
Figura 7. Térreo Edifício Ventura Corporate Towers.
Fonte: Arco Projetos Design, 2009.
Recursos simples, como recipientes com água colocados no ambiente interno podem aumentar a umidade relativa do ar. Da mesma forma, aberturas herméticas podem manter esta umidade, além do vapor d’água gerado por atividades domésticas ou produzido por plantas.
2.7 Aquecimento Artificial
	Em regiões onde a temperatura exterior não ultrapassar 10,5°C, o aquecimento artificial é aconselhável. Neste caso é importante ter bom isolamento térmico dos fechamentos
e paredes com baixa condutividade térmica. Em edificações com vários ambientes a serem condicionados, sugere-se a adoção de sistemas de aquecimento central de distribuição (LAMBERTS et al., 2004).
O condicionador de ar quente é semelhante ao aparelho de ar condicionado, porém, o sistema de funcionamento é fazer com que o ar passe por um sistema de aquecimento, geralmente provido de resistência térmica antes de ser devolvido ao ambiente (Figura 8).
Figura 8. Aquecimento artificial. Aquecimento de ambiente e água. 
Fonte: LAMBERTS et al., 2004.
Casa de Pedra – Serra Gaúcha
Em locais onde existe uma grande oscilação climática, com temperaturas baixas no inverno e altas no verão, pode-se utilizar da técnica de massa térmica, tanto para aquecimento no inverno quanto para resfriamento no verão. Na serra gaúcha esta técnica era muito utilizada pelos imigrantes, onde suas construções possuíam grandes espessuras de paredes e aberturas bem localizadas, de modo a garantir um melhor conforto térmico para os habitantes. Hoje em dia, este conceito utilizado conjuntamente com outras técnicas como isolamento térmico e aquecimento solar passivo possibilita uma melhor adaptação às técnicas antigamente usadas.
Nos dias frios de inverno, a radiação solar pode ser absorvida pelas aberturas das residências aquecendo o interior, além do calor transmitido pela parede que recebe a insolação. O calor que fica retido nas paredes da edificação pode ser devolvido ao interior nos
horários mais frios, geralmente à noite. Já nos dias quentes de verão, o calor armazenado na estrutura térmica da edificação durante o dia é devolvido ao ambiente somente à noite, quando
as temperaturas externas diminuem, diminuindo a amplitude da temperatura interior em relação ao exterior. De forma complementar, a estrutura térmica resfriada durante a noite mantém-se fria durante a maior parte do dia, reduzindo as temperaturas interiores (LAMBERTS et al., 2004). A casa de pedra na serra gaúcha, representada pela (Figura 9), mostra a arquitetura robusta das residências dos imigrantes italianos.
Figura 9. Casa de Pedra – Massa Térmica.
Fonte: SKYSCRAPERCITY, 2006.
3 CONCLUSÃO
Nos dias de hoje, após a compreensão por parte da sociedade de que vivemos num mundo onde a capacidade energética é esgotável, há cada vez mais a preocupação em utilizar soluções passivas e técnicas construtivas que proporcionem uma redução no consumo de energia das habitações. Diversas são as estratégias que podem ser utilizadas nos projetos arquitetônicos para benefício do conforto térmico e da eficiência energética de uma edificação.
Após o conhecimento das influências do clima da região é possível atribuir os dados (umidade relativa do ar e temperatura) à carta bioclimática e perceber quais as melhores estratégias bioclimáticas que podem ser introduzidas no projeto. Através da carta, percebem-se diversas estratégias bioclimáticas para resfriamento e aquecimento. Quanto ao resfriamento, dependendo da temperatura e umidade da região, é viável o uso de ventilação natural, resfriamento evaporativo, umidificação, massa térmica e ar condicionado. Já para o aquecimento é viável o uso de aquecimento solar passivo, massa térmica e aquecimento artificial. Além disso, quando usadas concomitantemente mais de uma estratégia se obtém um maior rendimento dos resultados, proporcionando uma melhoria no conforto térmico e uma redução substancial no consumo de energia da residência, diminuindo os custos habitacionais e aumentando a qualidade de vida do usuário. Dessa forma, existem regiões em que há maior necessidade de utilização de estratégias bioclimáticas favoráveis ao aquecimento e outras ao resfriamento dos ambientes, bastando tomar conhecimento das condições climáticas da região e adotar a melhor alternativa que beneficie o conforto térmico da habitação.
Em algumas situações, estratégias simples como o uso de cortinas nas aberturas, brises, persianas, venezianas, toldos, marquises e até mesmo o uso de vegetais podem ser o suficiente para estabelecer ao interior da edificação uma harmonia térmica, onde o usuário pode beneficiar sua saúde através de técnicas simples, porém muitas vezes eficaz.
REFERÊNCIAS
ARCO PROJETOS DESIGN. Projetos Design – Ventura Corporate. 2009.
Disponível em: < http://arcoweb.com.br/projetodesign/arquitetura/ventura-corporatetower-leed-aflalo-gasperini-kohn-pedersen-fox-29-10-2009>. Acesso em 06 dez. 
2016.
DEKAY, M. e BROWN G.Z. Sol, Vento e Luz. Estratégias para o projeto de arquitetura. Trad. Alexandre F. da Silva. 2a.ed. Ed. Bookman. Porto Alegre, 2004.
FROTA, A. B.; SCHIFFER, S. R. – Manual de Conforto Térmico, 6.ed., Studio Nobel,
2003.
GRATIA, E.; BRUYÈRE, I.; DE HERDE, A. – How to use natural ventilation to cool
narrow office buildings. Building and Environment 39, 2004.
JONES, J.; WEST, A.W. - Natural Ventilation and Collaborative Design, ASHRAE Journal, November 2001.
LAMBERTS, R.; DUTRA, L.; PEREIRA, F. O. R. Eficiência Energética na Arquitetura, 2. ed. Revisada, São Paulo, 2004. 192 p.
LIMA, M. B. de.; MACEDO, I. P. de O.; PEDRINI, A.; ARAÚJO, V. M.; PEDRINI, A. Proposta de habitação bioclimática para o clima quente e seco In: VIII Encontro Nacional e IV Encontro Latino-Americano sobre Conforto no Ambiente Construído. Maceió, 2007.
LIMA, M. B. de.; MACEDO, I. P. de O.; PEDRINI, A.; ARAÚJO, V. M. D. de. Diretrizes Projetuais para Edificações Habitacionais de uma Ecovila na região Semi-árida Nordestina. In: II Seminário sobre Ensino e Pesquisa em Projeto de Arquitetura: Rebatimentos, Práticas e Interfaces, 2005, Rio de Janeiro, 2005. p.1 – 15.
SKYSCRAPERCITY. Serra Gaúcha – Casa de Pedra. 2006. Disponível em: 
<http://www.skyscrapercity.com/>. Acesso em: 06 dez. 2016.