Manual de Conforto Térmico - PDF

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Manual de
Conforto Termico
ANE
´
SIA BARROS FROTA
—Arquiteta pela Universidade de Bras´lia, 1969.
— Esta´gio Te´cnico no Laborato´rio Nacional de Engenharia Civil de Lisboa
(LNEC), Divisa˜o de Conforto da Habitac¸a˜o, 1970/71.
—Mestre (1982) e Doutora (1989) em Arquitetura, pela Faculdade de Arquitetura
e Urbanismo da Universidade de Sa˜o Paulo.
— Professora de Conforto Ambiental da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da
Universidade de Sa˜o Paulo, desde 1976.
— Consultora Te´cnica em Conforto Te´rmico a n´vel do projeto.
SUELI RAMOS SCHIFFER
—Arquiteta pela Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Sa˜o
Paulo, 1975.
—Mestre (1983), Doutora (1989) e Livre-Docente (1992) em Arquitetura, pela
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Sa˜o Paulo.
— Professora de Conforto Ambiental da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da
Universidade de Sa˜o Paulo, desde 1977.
I
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ndice para cata´logo sistema´tico:
1. Arquiteura : Radiac¸a˜o solar 720.47
2. Radiac¸a˜o solar : Arquitetura 720.47
Frota, Ane´sia Barros.
Manual de conforto te´rmico : arquitetura, urbanismo / Ane´sia Barros Frota,
Sueli Ramos Schiffer. — 5. ed. — Sa˜o Paulo : Studio Nobel, 2001.
Bibliografia.
ISBN 85-85445-39-4
1. Arquitetura e clima 2. Arquitetura e radiac¸a˜o solar 3. Planejamento
urbano — Fatores clima´ticos I. Schiffer, Sueli Ramos. II. T´tulo.
Dados de Catalogac¸a˜o na Publicac¸a˜o (CIP) Internacional
(Caˆmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)
01-1541
CDD-720.47
Manual de
Conforto Termico
Ane sia Barros Frota
Sueli Ramos Schiffer
Studio
Nobel
5ª edicao
© da 1ª edic¸a˜o 1987 Livraria Nobel S.A.
Ilustrac¸a˜o da capa
“Relo´gios de Sol”, Rudimenta Mathematica. Basel, 1531.
In Olgay, V. & Olgay, A. Solar Control and Shaving Devices.
New Jersey, Princeton University, 1957.
Livros Studio Nobel Ltda.
Al. Ministro Rocha Azevedo, 1077 — cj. 22
01410-003 — Sa˜o Paulo — SP
Fone/Fax: (11)3061-0838
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Distribuic¸a˜o/Vendas
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PROIBIDA A REPRODUC¸A
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Nenhuma parte desta obra podera´ ser reproduzida sem a permissa˜o por escrito dos
editores por qualquer meio: xerox, fotoco´pia, fotogra´fico, fotomecaˆnico. Tampouco
podera´ ser copiada ou transcrita, nem mesmo transmitida por meios eletroˆnicos ou
gravac¸o˜es. Os infratores sera˜o punidos pela lei 5.988, de 14 de dezembro de 1973,
artigos 122-130.
Impresso no Brasil / Printed in Brazil
6XPiULR
Prefa´cio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Introduc¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Cap´tulo 1
Exigeˆncias Humanas Quanto ao Conforto Te´rmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1 O organismo humano e a termorregulac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.1 Organismo humano e metabolismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.2 A termorregulac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.1.3 Reac¸a˜o ao frio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.4 Reac¸a˜o ao calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.1.5 Catabolismo, anabolismo e fadiga higrote´rmica . . . . . . . . . . . . 21
1.1.6 Mecanismos de trocas te´rmicas entre corpo e ambiente . . . . . . 21
1.1.7 Pele, principal o´rga˜o termorregulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.1.8 O papel da vestimenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.1.9 Varia´veis do conforto te´rmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.2 I
´
ndices de conforto te´rmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.2.1 Aspectos histo´ricos dos ´ndices de conforto te´rmico . . . . . . . . 24
1.2.2 Classificac¸a˜o dos ´ndices de conforto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.2.3 Escolha do ´ndice de conforto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2.4 A Carta Bioclima´tica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1.2.5 I
´
ndice de Temperatura Efetiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.2.6 I
´
ndice de Conforto Equatorial (I.C.E.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.2.7 “Zona de conforto”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Cap´tulo 2
Trocas Te´rmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1 Mecanismos de trocas te´rmicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.1 Trocas te´rmicas secas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.1.2 Convecc¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5
2.1.3 Radiac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.1.4 Conduc¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.1.5 Trocas te´rmicas u´midas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.1.6 Evaporac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.1.7 Condensac¸a˜o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.8 Condutaˆncia te´rmica superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.1.9 Espac¸o de ar confinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.10 Coeficiente Global de Transmissa˜o Te´rmica (K) . . . . . . . . . . . 38
2.1.11 Determinac¸a˜o de K para paredes homogeˆneas . . . . . . . . . . . . . 39
2.1.12 Determinac¸a˜o de K para paredes heterogeˆneas . . . . . . . . . . . . . 39
2.1.13 Determinac¸a˜o de K para paredes heterogeˆneas
em superf´cie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2 Comportamento te´rmico da construc¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.1 Trocas de calor atrave´s de paredes opacas. . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2.2 Trocas de calor atrave´s de paredes transparentes
ou translu´cidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.2.3 Elementos de protec¸a˜o solar (“brise-soleil”) . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2.4 Protec¸a˜o solar de paredes opacas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2.5 Protec¸a˜o solar de paredes transparentes ou translu´cidas . . . . . . 46
2.2.6 Ine´rcia te´rmica de um componente da envolvente. . . . . . . . . . . 48
2.2.7 Ine´rcia te´rmica da construc¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Cap´tulo 3
Noc¸o˜es de Clima e Adequac¸a˜o da Arquitetura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1 Noc¸o˜es de Clima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1.1 Elementos clima´ticos e arquitetura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1.2 Fatores clima´ticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1.3 Radiac¸a˜o solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.1.4 Movimento aparente do Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.1.5 Longitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.1.6 Latitude. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.7 Posic¸o˜es aparentes do Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.8 Influeˆncia da latitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.1.9 Distribuic¸a˜o continentes e oceanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.1.10 Isote´rmicas do globo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6
3.1.11 Brisas terra-mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.12 Topografia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.13 Revestimento do solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.14 Umidade atmosfe´rica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.1.15 Ponto de orvalho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.1.16 Precipitac¸a˜o atmosfe´rica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.1.17 Nebulosidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1.18 Ventos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2 Adequac¸a˜o da arquitetura aos climas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.1 Mapa clima´tico do Brasil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.2 Clima urbano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.3 Arquitetura e clima. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.4 Influeˆncia da umidade relativa dor ar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2.5 Clima quente seco: a Arquitetura e o Urbano . . . . . . . . . . . . . . 68
3.2.6 Clima quente u´mido: a Arquitetura e o Urbano. . . . . . . . . . . . . 71
3.2.7 Climas quentes e circulac¸a˜o de pedestres . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.2.8 Climas quentes e revestimento do solo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.2.9 Climas quentes e cores externas da arquitetura . . . . . . . . . . . . . 74
3.2.10 Climas temperados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Cap´tulo 4
Controle da Radiac¸a˜o Solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.1 Geometria da insolac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.1.1 Insolac¸a˜o e arquitetura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.1.2 Movimento aparente do Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
4.1.3 Esfera celeste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.1.4 Zeˆnite e Nadir. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.1.5 Po´los celestes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.1.6 Pontos cardeais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.1.7 Altura e azimute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4.1.8 Altura e azimute solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.1.9 Movimento aparente das estrelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.1.10 Trajeto´ria aparente do Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.11 Latitude 0° (Equador). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1.12 Latitude 23
1
¤
2
°S (Tro´pico de Caprico´rnio) . . . . . . . . . . . . . . . . 82
7
4.1.13 Latitudes entre o Equador e o Tro´pico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.1.14 Latitudes superiores a 23
1
¤
2
° . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.1.15 Latitude 90°S (Po´lo Sul) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.1.16 Cartas solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.1.17 Projec¸o˜es das trajeto´rias aparentes do Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.1.18 Determinac¸a˜o de Cartas Solares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.1.19 Hora´rios de insolac¸a˜o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.2 Determinac¸a˜o gra´fica dos dispositivos
de protec¸a˜o solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2.1 A
ˆ
ngulo de sombra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2.2 Transferidor auxiliar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
4.2.3 Ma´scara produzida por placa horizontal infinita . . . . . . . . . . . . 94
4.2.4 Placas infinitas com ideˆnticos aˆngulos de sombra vertical . . . . 96
4.2.5 Ma´scara produzida por placa vertical infinita . . . . . . . . . . . . . . 96
4.2.6 Placas infinitas com ideˆnticos aˆngulos de sombra horizontal . . 96
4.2.7 Placas horizontais finitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.2.8 Placas verticais finitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4.2.9 Associac¸a˜o de placas horizontais e verticais . . . . . . . . . . . . . . 102
4.2.10 Dimensionamento de um dispositivo de protec¸a˜o
a partir da ma´scara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.2.11 Ma´scaras produzidas por obsta´culos externos a`s aberturas. . . 105
4.3 Trac¸ado de sombras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.3.1 Sombras de uma haste vertical. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.3.2 Sombra de uma haste vertical em e´pura . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
4.3.3 Sombra de volumes sobre o plano horizontal . . . . . . . . . . . . . 111
4.3.4 Sombra de um volume sobre outro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.3.5 Sombra de um volume ao longo do dia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
4.4 Penetrac¸a˜o do Sol pelas aberturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.4.1 A
´
rea ensolarada sobre o piso do recinto . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
4.4.2 A
´
rea ensolarada sobre superf´cie interna paralela a` abertura . 118
4.4.3 A
´
rea ensolarada sobre superf´cie interna perpendicular
a` abertura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
8
Cap´tulo 5
Climatizac¸a˜o Natural das Edificac¸o˜es . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.1 Fontes de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.1.1 Ganhos de calor devidos a` presenc¸a humana. . . . . . . . . . . . . . 121
5.1.2 Ganhos de calor devidos ao sistema de iluminac¸a˜o artificial . 121
5.1.3 Ganhos de calor devidos a motores e equipamentos . . . . . . . . 122
5.1.4 Ganhos de calor advindos de processos industriais. . . . . . . . . 122
5.1.5 Ganhos de calor solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.2 Ventilac¸a˜o natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.2.1 Carga te´rmica pela ventilac¸a˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.2.2 Crite´rios de ventilac¸a˜o dos ambientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.2.3 Ventilac¸a˜o por “Ac¸a˜o dos Ventos” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.2.4 Fluxos de ar atrave´s dos recintos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.2.5 Ventilac¸a˜o por “efeito chamine´” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.2.6 Efeito simultaˆneo: chamine´ e ac¸a˜o dos ventos . . . . . . . . . . . . 138
5.3 Me´todo de avaliac¸a˜o do desempenho te´rmicodas edificac¸o˜es. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.3.1 Me´todo do C.S.T.B. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.3.2 Conforto te´rmico de inverno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.3.3 Dados clima´ticos para conforto te´rmico de inverno . . . . . . . . 141
5.3.4 Conforto te´rmico de vera˜o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
5.3.5 Dados clima´ticos para conforto te´rmico de vera˜o . . . . . . . . . . 145
5.3.6 Limites da climatizac¸a˜o natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
5.3.7 Itens de verificac¸a˜o para adequac¸a˜o entre arquitetura
e clima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Cap´tulo 6
Exerc´cios Resolvidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.1 Ma´scaras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.2 Desempenho te´rmico das edificac¸o˜es
e as exigeˆncias humanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
9
Cap´tulo 7
Bibliografia Ba´sica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Anexos
1 Calor cedido ao ambiente (W), segundo a atividade
desenvolvida pelo indiv´duo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
2 Carta Bioclima´tica para habitantes de regio˜es de clima quente,
em trabalho leve, vestindo 1 “clo” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
3 Nomograma de Temperatura Efetiva para pessoas normalmente
vestidas, em trabalho leve. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
4 Carta Psicrome´trica para cidades ao n´vel do mar . . . . . . . . . . . . . . . 180
5 Carta Psicrome´trica para a cidade de Sa˜o Paulo . . . . . . . . . . . . . . . . 181
6 I
´
ndice de Conforto Equatorial
Figura 1 — Nomograma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Figura 2 — Gra´fico de conforto para indiv´duos residentes
em Cingapura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7 Caracter´sticas te´rmicas dos materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8 Valores de condutaˆncia (h
e
, h
i
) e resisteˆncias te´rmicas
superficiais (1/h
e
, 1/h
i
)
Tabela 1 — para paredes exteriores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
Tabela 2 — para paredes interiores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
9 Tabela 1 — Variac¸a˜o da Condutaˆncia Te´rmica Superficial
Externa (h
e
) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Tabela 2 — Valores de Resisteˆncia Te´rmica de Espac¸os de Ar
(R
ar
) confinado entre duas laˆminas paralelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
10 Tabela 1 — Valores de Coeficientes de Absorc¸a˜o (a) e
Emissividade (e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Tabela 2 — Valores de Coeficiente de Absorc¸a˜o da Radiac¸a˜o (a),
espec´fico de pintura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
11 Tabela 1 — Fator Solar (S
tr
) de vidros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
Tabela 2 — Fator Solar das protec¸o˜es das vidrac¸as (para vidros
simples com S
tr
 = 0,85). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
10
12 Mapa climatolo´gico simplificado do Brasil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
13 Cartas Solares — Latitudes 0° — 4°S — 8°S — 12°S —
16°S — 20°S — 24°S — 28°S — 32°S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
14 Transferidor Auxiliar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
15 Poteˆncias aproximadas de aparelhos eletrodome´sticos . . . . . . . . . . . 207
16 Dados de Intensidade de Radiac¸a˜o Solar Direta sobre plano
normal e Difusa sobre plano horizontal, segundo a altura do sol,
para diversas condic¸o˜es de ce´u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
17 Dados de Radiac¸a˜o Solar Incidente (I
g
) sobre Planos Verticais
e Horizontais (W/m
2
) — Latitudes: 0° — 4°S — 8°S — 13°S —
17°S — 20°S — 23°30¢S — 25°S — 30°S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
18 Radiac¸a˜o solar global (Ig), direta (ID) e difusa (Id), para planos
expostos a diversas orientac¸o˜es.
Sa˜o Paulo — latitude 23°19¢ Sul
Tabela 1 — marc¸o. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
Tabela 2 — junho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
Tabela 3 — setembro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
Tabela 4 — dezembro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
19 Variac¸a˜o da intensidade de radiac¸a˜o solar segundo a variac¸a˜o
da altitude do local com relac¸a˜o ao n´vel do mar. . . . . . . . . . . . . . . . 222
20 Taxas de ventilac¸a˜o recomendadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
21 Gra´fico de Irminger e Nokkentued para determinac¸a˜o dos
coeficientes de pressa˜o para modelos de sec¸a˜o quadrada
Figura 1 — anteparo macic¸o com altura = h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Figura 2 — anteparo macic¸o com altura = 1/3h. . . . . . . . . . . . . . . . . 225
22 Dados clima´ticos de cidades brasileiras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
Tabela de Conversa˜o de Unidades para o Sistema Internacional (S.I.) . . . . 239
Nomenclatura e Unidades dos Coeficientes e Varia´veis. . . . . . . . . . . . . . . . 241
11
3UHIiFLR
Ao aceitar o convite para escrever este prefa´cio, pensei estar assumindo
uma tarefa muito fa´cil devido ao conhecimento do trabalho e, principalmente,
da seriedade das autoras. Comec¸ando a fazeˆ-lo, estou me dando conta de que se
trata de algo mais dif´cil por uma se´rie de particularidades.
O leitor distante da FAU-USP deve encarar este Manual como um instru-
mento de trabalho e estudo que conte´m uma certa quantidade de informac¸o˜es
u´teis. Alguns podera˜o reclamar por na˜o encontrarem mais material de algum
assunto espec´fico. Outros podera˜o julgar que o tema tenha sido mais valorizado
do que o desejado. Enfim, isso e´ normal que acontec¸a, pore´m, justamente por
isso, me sinto na obrigac¸a˜o de prestar um pequeno depoimento.
Desde a fundac¸a˜o da FAU-USP tem havido um esforc¸o da parte de alguns
professores em colocar a` disposic¸a˜o dos alunos material de apoio dida´tico.
Aqueles que se dedicam ao ensino e, principalmente, ao ensaio de
arquitetura sabem que tal atitude envolve outras questo˜es ainda mais primordiais,
pois a produc¸a˜o de um material dida´tico esta´ comprometida com a pro´pria tarefa
de participac¸a˜o do ensino e este tem sido muito discutido nas u´ltimas de´cadas,
principalmente no aˆmbito do grupo de disciplinas de Conforto Ambiental da
FAU-USP.
A ide´ia central que tem guiado esse grupo de disciplinas e´ oferecer aos
alunos de arquitetura instrumentos de compreensa˜o dos fenoˆmenos que relacio-
nam os objetos arquitetoˆnicos com o meio ambiente e com os usua´rios desses
objetos.
Dentre os fenoˆmenos existentes, sa˜o selecionados principalmente aqueles
que envolvem a luz, o som e o calor.
Este livro foi escrito para ser o “livro-texto”da disciplina de Conforto
Te´rmico; assim sendo, serve tambe´m como documento-proposta para esta dis-
ciplina, endossado pelo noso “Grupo de Conforto Ambiental”.
As autoras reuniram as informac¸o˜es que compo˜em a disciplina,prove-
nientes da bibliografia adotada, de estudos de antigos professores e de estudos
ine´ditos, como e´ o caso da Geometria da Insolac¸a˜o, de autoria da profª Ane´sia
Barros Frota.
13
Nesta segunda edic¸a˜o esta˜o sendo introduzidas correc¸o˜es, o que demons-
tra a atenc¸a˜o das autoras para com os leitores.
Considero este trabalho importante, pois a sua existeˆncia facilita a tarefa
de quem esteja ministrando um curso semelhante ao nosso e propicia aos alunos
uma ajuda valiosa no aprendizado.
Trata-se de uma das raras obras em l´ngua portuguesa a abordar o assunto
e, principalmente, com a preocupac¸a˜o de destacar as questo˜es da arquitetura que
deve ser implantada nas regio˜es de clima tropical.
Quero agradecer a gentileza do convite para escrever este prefa´cio e
agradecer as autoras por terem escrito e atualizado este Manual, visto ser eu
pro´prio um dos beneficia´rios desta tarefa nas minhas atividades dida´ticas.
Luiz Carlos Chichierchio
14
,QWURGXomR
A Arquitetura deve servir ao homem e ao seu conforto, o que abrange o
seu conforto te´rmico. O homem tem melhores condic¸o˜es de vida e de sau´de
quando seu organismo pode funcionar sem ser submetido a fadiga ou estresse,
inclusive te´rmico. A Arquitetura, como uma de suas func¸o˜es, deve oferecer
condic¸o˜es te´rmicas compat´veis ao conforto te´rmico humano no interior dos
edif´cios, sejam quais forem as condic¸o˜es clima´ticas externas.
Por outro lado, a intervenc¸a˜o humana, expressa no ato de construir seus
espac¸os internos e externos, altera as condic¸o˜es clima´ticas locais, das quais, por
sua vez, tambe´m depende a resposta te´rmica da edificac¸a˜o.
As principais varia´veis clima´ticas de conforto te´rmico sa˜o temperatura,
umidade e velocidade do ar e radiac¸a˜o solar incidente. Guardam estreitas
relac¸o˜es com regime de chuvas, vegetac¸a˜o, permeabilidade do solo, a´guas
superficiais e subterraˆneas, topografia, entre outras caracter´sticas locais que
podem ser alteradas pela presenc¸a humana.
As exigeˆncias humanas de conforto te´rmico esta˜o relacionadas com o
funcionamento de seu organismo, cujo mecanismo, complexo, pode ser, grosso
modo, comparado a uma ma´quina te´rmica que produz calor segundo sua ativi-
dade. O homem precisa liberar calor em quantidade suficiente para que sua
temperatura interna se mantenha da ordem de 37°C — homeotermia.
Quando as trocas de calor entre o corpo humano e o ambiente ocorrem
sem maior esforc¸o, a sensac¸a˜o do indiv´duo e´ de conforto te´rmico e sua capaci-
dade de trabalho, desse ponto de vista, e´ ma´xima. Se as condic¸o˜es te´rmicas
ambientais causam sensac¸a˜o de frio ou de calor, e´ porque nosso organismo esta´
perdendo mais calor ou menos calor que o necessa´rio para a manutenc¸a˜o da
homeotermia, a qual passa a ser conseguida com um esforc¸o adicional que
sempre representa sobrecarga, com queda do rendimento no trabalho, ate´ o
limite, sob condic¸o˜es de rigor excepcionais, perda total de capacidade para
realizac¸a˜o de trabalho e/ou problemas de sau´de.
Considerando que as diferenc¸as clima´ticas da Terra sa˜o basicamente
advindas da energia solar, torna-se indispensa´vel a posse de elementos para
15
avaliar qual a carga te´rmica que determinada edificac¸a˜o ou espac¸o ao ar livre
recebera´ nas diversas horas do dia e nas va´rias e´pocas do ano.
A Geometria da Insolac¸a˜o fornece um instrumental, a partir de gra´ficos
simplificados, para mensurar os hora´rios de insolac¸a˜o para distintas orientac¸o˜es
de paredes em cada latitude particular.
A determinac¸a˜o gra´fica de sombras e´ importante, principalmente em a´reas
urbanas, visto que em grande parte do dia os raios solares diretos podem ser
barrados pelas construc¸o˜es vizinhas, modificando, portanto, o hora´rio real de
insolac¸a˜o.
Na˜o menos importante e´ a orientac¸a˜o das aberturas e dos elementos
transparentes e translu´cidos da construc¸a˜o, que permitem o contato com o
exterior e a iluminac¸a˜o dos recintos. A protec¸a˜o solar das aberturas por meio de
“brise-soleil” ou quebra-sol e´ tambe´m um indispensa´vel recurso para promover
os controles te´rmicos naturais.
Estabelecer os paraˆmetros relativos a`s condic¸o˜es de conforto te´rmico
requer incorporar, ale´m das varia´veis clima´ticas citadas, as temperaturas das
superf´cies presentes no ambiente e a atividade desenvolvida pelas pessoas.
O conhecimento das exigeˆncias humanas de conforto te´rmico e do clima,
associado ao das caracter´sticas te´rmicas dos materiais e das premissas gene´ricas
para o partido arquitetoˆnico adequado a climas particulares, proporciona condi-
c¸o˜es de projetar edif´cios e espac¸os urbanos cuja resposta te´rmica atenda a`s
exigeˆncias de conforto te´rmico.
Como no processo criativo esta´ sempre impl´cita uma nova proposta, um
me´todo para a previsa˜o do desempenho te´rmico, em n´vel quantitativo, e´ um
instrumento indispensa´vel para verificac¸a˜o e poss´veis ajustes ainda na etapa de
projeto.
A racionalizac¸a˜o do uso da energia apresenta estreitos lac¸os com a
adequac¸a˜o da arquitetura ao clima, evitando ou reduzindo os sistemas de condi-
cionamento artificial de ar, quer com a finalidade de refrigerar, quer com a de
aquecer os ambientes. Os controles te´rmicos naturais propiciam a reduc¸a˜o do
excesso de calor resultante no interior dos edif´cios, minimizando, por vezes, os
efeitos de climas excessivamente quentes.
O conhecimento do clima, aliado ao dos mecanismos de trocas de calor
e do comportamento te´rmico dos materiais, permite uma consciente intervenc¸a˜o
da arquitetura, incorporando os dados relativos ao meioambiente externo de
modo a aproveitar o que o clima apresenta de agrada´vel e amenizar seus aspectos
negativos.
16
Imprimir a um edif´cio caracter´sticas que proporcionem uma resposta
te´rmica ambiental conveniente na˜o implica um acre´scimo obrigato´rio de custo
de construc¸a˜o, mas, ao contra´rio, deve resultar em reduc¸a˜o do custo de utilizac¸a˜o
e de manutenc¸a˜o, ale´m de propiciar condic¸o˜es ambientais internas agrada´veis
aos ocupantes.
17
&DStWXOR
([LJrQFLDV+XPDQDV4XDQWRDR&RQIRUWR
7pUPLFR
 2RUJDQLVPRKXPDQRHDWHUPRUUHJXODomR
 2UJDQLVPRKXPDQRHPHWDEROLVPR
O homem e´ um animal homeote´rmico. Seu organismo e´ mantido a uma
temperatura interna sensivelmente constante. Essa temperatura e´ da ordem de
37°C, com limites muito estreitos — entre 36,1 e 37,2°C —, sendo 32°C o limite
inferior e 42°C o limite superior para sobreviveˆncia, em estado de enfermidade.
O organismo dos homeote´rmicos pode ser comparado a uma ma´quina
te´rmica — sua energia e´ conseguida atrave´s de fenoˆmenos te´rmicos. A energia
te´rmica produzida pelo organismo humano adve´m de reac¸o˜es qu´micas internas,
sendo a mais importante a combinac¸a˜o do carbono, introduzido no organismo
sob a forma de alimentos, com o oxigeˆnio, extra´do do ar pela respirac¸a˜o.
Esse processo de produc¸a˜o de energia interna a partir de elementos
combust´veis orgaˆnicos e´ denominado metabolismo.
O organismo, atrave´s do metabolismo, adquire energia. Cerca de 20%
dessa energia e´ transformada em potencialidade de trabalho. Enta˜o, termodina-
micamente falando, a “ma´quina humana” tem um rendimento muito baixo. A
parcela restante, cerca de 80%, se transforma em calor, que deve ser dissipado
para que o organismo seja mantido em equil´brio.
Tanto o calor produzido como o dissipado dependem da atividade que o
indiv´duo desenvolve. Em repouso absoluto — metabolismo basal —, o calor
dissipado pelo corpo, cedido ao ambiente, e´ de cerca de 75 W.
 $WHUPRUUHJXODomR
A manutenc¸a˜o da temperatura interna do organismo humano relativamen-
te constante, em ambientes cujascondic¸o˜es termo-higrome´tricas sa˜o as mais
19
variadas e varia´veis, se faz por interme´dio de seu aparelho termorregulador, que
comanda a reduc¸a˜o dos ganhos ou o aumento das perdas de calor atrave´s de
alguns mecanismos de controle.
A termorregulac¸a˜o, apesar de ser o meio natural de controle de perdas de
calor pelo organismo, representa um esforc¸o extra e, por conseguinte, uma queda
de potencialidade de trabalho.
O organismo humano experimenta sensac¸a˜o de conforto te´rmico quando
perde para o ambiente, sem recorrer a nenhum mecanismo de termorregulac¸a˜o,
o calor produzido pelo metabolismo compat´vel com sua atividade.
 5HDomRDRIULR
Quando as condic¸o˜es ambientais proporcionam perdas de calor do corpo
ale´m das necessa´rias para a manutenc¸a˜o de sua temperatura interna constante, o
organismo reage por meio de seus mecanismos automa´ticos — sistema nervoso
simpa´tico —, buscando reduzir as perdas e aumentar as combusto˜es internas.
A reduc¸a˜o de trocas te´rmicas entre o indiv´duo e o ambiente se faz atrave´s
do aumento da resisteˆncia te´rmica da pele por meio da vasoconstric¸a˜o, do arrepio,
do tiritar.
O aumento das combusto˜es internas — termogeˆnese — se da´ atrave´s do
sistema glandular endo´crino.
 5HDomRDRFDORU
Quando as perdas de calor sa˜o inferiores a`s necessa´rias para a manutenc¸a˜o
de sua temperatura interna constante, o organismo reage por meio de seus
mecanismos automa´ticos — sistema nervoso simpa´tico —, proporcionando
condic¸o˜es de troca de calor mais intensa entre o organismo e o ambiente e
reduzindo as combusto˜es internas.
O incremento das perdas de calor para o ambiente ocorre por meio da
vasodilatac¸a˜o e da exsudac¸a˜o.
A reduc¸a˜o das combusto˜es internas — termo´lise — se faz atrave´s do
sistema glandular endo´crino.
20
 &DWDEROLVPRDQDEROLVPRHIDGLJDKLJURWpUPLFD
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 fisiolo´gico, envolve treˆs tipos de fadiga:
a) f´sica, muscular, resultante do trabalho de forc¸a;
b) termo-higrome´trica, relativa ao calor ou ao frio;
c) nervosa, particularmente visual e sonora.
A fadiga f´sica faz parte do processo normal de metabolismo. A fadiga
termo-higrome´trica e´ resultante do trabalho excessivo do aparelho termorregu-
lador, pela existeˆncia de condic¸o˜es ambientais desfavora´veis, no tocante a`
temperatura do ar, tanto com relac¸a˜o ao frio quanto ao calor, e a` umidade do ar.
 0HFDQLVPRVGHWURFDVWpUPLFDVHQWUHFRUSRHDPELHQWH
Ao efetuar trabalho mecaˆnico, os mu´sculos se contraem. Tal contrac¸a˜o
produz calor. A quantidade de calor liberado pelo corpo, por essa raza˜o, sera´
func¸a˜o do trabalho desenvolvido, podendo chegar a um ma´ximo da ordem de
1200 W, desde que por pouco tempo.
Esse calor e´ dissipado atrave´s dos mecanismos de trocas te´rmicas entre o
corpo e o ambiente, envolvendo as trocas secas — conduc¸a˜o, convecc¸a˜o e
radiac¸a˜o — e as trocas u´midas — evaporac¸a˜o. O calor perdido para o ambiente
atrave´s das trocas secas e´ denominado calor sens´vel e e´ func¸a˜o das diferenc¸as
de temperatura entre o corpo e o ambiente. Ja´ o calor perdido para o ambiente
atrave´s das trocas u´midas e´ denominado calor latente e envolve mudanc¸a de
estado de agregac¸a˜o — o suor, l´quido, passa para o estado gasoso, de vapor,
atrave´s da evaporac¸a˜o. Assim, o organismo perde calor para o ambiente sob duas
formas: calor sens´vel e calor latente.
O Anexo 1 apresenta dados relativos ao calor dissipado pelo corpo, cedido
ao ambiente, em func¸a˜o da atividade do indiv´duo considerado me´dio e sadio.
Quando se considera que o indiv´duo esta´ vestido e calc¸ado, o calor
dissipado por conduc¸a˜o e´ pequeno. Se a superf´cie dos corpos presentes no
ambiente estiver a uma temperatura inferior a` do sistema corpo-vestimente, ha´
dissipac¸a˜o de calor por radiac¸a˜o (cerca de 40%).
21
As trocas de calor por convecc¸a˜o dependem da diferenc¸a entre a tempe-
ratura do ar e a do sistema corpo-vestimenta e da velocidade do ar em contato
com o sistema (cerca de 40%).
A transpirac¸a˜o a` superf´cie da pele e nos pulmo˜es, que constitui um
fenoˆmeno normal, e a exsudac¸a˜o, que e´ um recurso termorregulador, absorvem
calor do corpo. A possibilidade de perder calor por evaporac¸a˜o esta´ limitada por
duas condic¸o˜es:
· a quantidade ma´xima de suor que o organismo pode segregar na unidade de
tempo;
· a quantidade ma´xima de suor que, na unidade de tempo, pode ser evaporada.
A quantidade de suor que pode ser segregada, na unidade de tempo, varia de
indiv´duo para indiv´duo, inclusive com o grau de aclimatac¸a˜o e com o biotipo.
A quantidade de suor que pode evaporar na unidade de tempo depende da
umidade relativa e da velocidade do ar.
As perdas de energia representadas pelo calor latente correspondem a`
dissipac¸a˜o atrave´s das perdas de vapor d’a´gua pela respirac¸a˜o ou pela perspira-
c¸a˜o, ou atrave´s da evaporac¸a˜o do suor, e equivalem ao calor que se libertaria
proporcionando a condensac¸a˜o dessa quantidade de vapor d’a´gua que se mante´m
no ar.
Segundo Gomes
(30)
, atrave´s da respirac¸a˜o e da perspirac¸a˜o, para o adulto
me´dio, a uma temperatura de 20°C, sa˜o retiradas as seguintes quantidades de
vapor d’a´gua, fornecidas ao ambiente:
em repouso 45 g/h
em trabalho leve 110 g/h
Mas, segundo Givoni
(27)
, em casos extremos, e por um per´odo de cerca
de meia hora, o corpo humano pode chegar a suar ate´ 2,5 l/h.
 3HOHSULQFLSDOyUJmRWHUPRUUHJXODGRU
Sendo a pele o principal o´rga˜o termorregulador do organismo humano —
a temperatura da pele —, e´ atrave´s dela que se realizam as trocas de calor. A
temperatura da pele e´ regulada pelo fluxo sangu¨´neo que a percorre — quanto
mais intenso o fluxo, mais elevada sua temperatura. Ao sentir desconforto
te´rmico, o primeiro mecanismo fisiolo´gico a ser ativado e´ a regulagem vasomo-
22
tora do fluxo sangu¨´neo da camada perife´rica do corpo, a camada subcutaˆnea,
atrave´s da vasodilatac¸a˜o ou vasoconstric¸a˜o, reduzindo ou aumentando a resis-
teˆncia te´rmica dessa camada subcutaˆnea. Outro mecanismo de termorregulac¸a˜o
da pele e´ a transpirac¸a˜o ativa, que tem in´cio quando as perdas por convecc¸a˜o e
radiac¸a˜o, somadas a`s perdas por perspirac¸a˜o insens´vel, sa˜o inferiores a`s perdas
necessa´rias a` termorregulac¸a˜o. A transpirac¸a˜o ativa se faz por meio das glaˆndulas
sudor´paras. Os limites da transpirac¸a˜o sa˜o as perdas de sais minerais e a fadiga
das glaˆndulas sudor´paras.
 2SDSHOGDYHVWLPHQWD
A vestimenta representa uma barreira para as trocas de calor por convec-
c¸a˜o. A vestimenta, que mante´m uma camada, m´nima que seja, de ar parado,
dificulta as trocas por convecc¸a˜o e radiac¸a˜o. Em clima seco, vestimentas ade-
quadas podem manter a umidade advinda do organismo pela transpirac¸a˜o. A
vestimenta funciona como isolante te´rmico — que mante´m, 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 porc¸a˜o de corpo que cobre.
A vestimenta adequada sera´ func¸a˜o da temperatura me´dia ambiente, do
movimento do ar, do calor produzido pelo organismo e, em alguns casos, da
umidade do ar e da atividade a ser desenvolvida pelo indiv´duo.
A vestimenta reduz o ganho de calor relativo a` radiac¸a˜o solar direta, as
perdas em condic¸o˜es de baixo teor de umidade e o efeito refrigerador do suor.
Reduz, ainda, a sensibilidade do corpo a`s variac¸o˜es de temperatura e de
velocidade do ar. Sua resisteˆncia te´rmica depende do tipo de tecido,da fibra e
do ajuste ao corpo, devendo ser medida atrave´s das trocas secas relativas de quem
a usa. Sua unidade, “clo”, equivale a 0,155 m
2
°C/W.
 9DULiYHLVGRFRQIRUWRWpUPLFR
As condic¸o˜es de conforto te´rmico sa˜o func¸a˜o, portanto, de uma se´rie de
varia´veis. Para avaliar tais condic¸o˜es, o indiv´duo deve estar apropriadamente
vestido e sem problemas de sau´de ou de aclimatac¸a˜o. E
´
 certo que as condic¸o˜es
ambientais capzes de proporcionar sensac¸a˜o de conforto te´rmico em habitantes
de clima quente e u´mido na˜o sa˜o as mesmas que proporcionam sensac¸a˜o de
conforto em habitantes de clima quente e seco e, muito menos, em habitantes de
regio˜es de clima temperado ou frio.
23
A partir das varia´veis clima´ticas do conforto te´rmico, e de outras varia´veis
como atividade desenvolvida pelo indiv´duo considerado aclimatado e sauda´vel
e sua vestimenta, vem sendo desenvolvida uma se´rie de estudos que procuram
determinar as condic¸o˜es de conforto te´rmico e os va´rios graus de conforto ou
desconforto por frio ou por calor. As varia´veis do conforto te´rmico sa˜o diversas
e, variando diferentemente algumas delas ou ate´ todas, as condic¸o˜es finais podem
proporcionar sensac¸o˜es ou respostas semelhantes ou ate´ iguais. Isso levou os
estudiosos a desenvolver ´ndices que agrupam as condic¸o˜es que proporcionam
as mesmas respostas — os ´ndices de conforto te´rmico.
O A.S.H.R.A.E.
(5)
 considera, para os climas mais quentes da Ame´rica do
Norte, 25°C como temperatura o´tima, podendo variar entre 23 e 27°C, sendo
esses valores aplica´veis para:
· Velocidade do ar 0,5 m/s
· Umidade relativa entre 30 e 70%
· Inverno
· Vestimenta normal
· Pessoa sentada
· Ocupac¸a˜o sedenta´ria
· Temperatura radiante me´dia igual a` temperatura do ar
Recomenda-se ainda:
· Acrescentar 2°C para velocidade do ar 0,25 m/s
· Deduzir 1°C para umidade 90%
· No vera˜o, acrescentar 1°C
· Para banheiro (ou similar) acrescentar 3 a 5°C
· Deduzir ate´ 5°C para ocupac¸a˜o ativa
· Deduzir 3 a 5°C para a´reas de traˆnsito
 ÌQGLFHVGHFRQIRUWRWpUPLFR
 $VSHFWRVKLVWyULFRVGRVtQGLFHVGHFRQIRUWRWpUPLFR
Os primeiros estudos acerca da influeˆncia das condic¸o˜es termo-higrome´-
tricas sobre o rendimento no trabalho foram desenvolvidas pela Comissa˜o
24
Americana da Ventilac¸a˜o. Em 1916, presidida por Winslow, essa comissa˜o
efetuou estudos e pesquisas com o objetivo de determinar a influeˆncia das
condic¸o˜es termo-higrome´tricas no rendimento do trabalho, visando, principal-
mente, ao trabalho f´sico do opera´rio, aos interesses de produc¸a˜o surgidos com
a Revoluc¸a˜o Industrial e a`s situac¸o˜es especiais de guerra, quando as tropas sa˜o
deslocadas para regio˜es de diferentes tipos de clima. Esses estudos vieram
confirmar os resultados encontrados anteriormente por Herrington:
· para o trabalho f´sico, o aumento da temperatura ambiente de 20°C para 24°C
diminui o rendimento em 15%;
· a 30°C de temperatura ambiente, com umidade relativa 80%, o rendimento
cai 28%.
Observac¸o˜es acerca do rendimento do trabalho em minas, na Inglaterra,
mostraram o seguinte: o mineiro rende 41% menos quando a Temperatura Efetiva
e´ 27°C, com relac¸a˜o ao rendimento a` Temperatura Efetiva de 19°C.
Foram tambe´m observadas variac¸o˜es de produc¸a˜o em indu´strias, segundo
a mudanc¸a das estac¸o˜es do ano, havendo, ainda, estudos que correlacionam
ambientes termicamente desconforta´veis com ´ndices elevados de acidentes no
trabalho.
Como pode ser visto nos itens relativos a`s exigeˆncias humanas, as
condic¸o˜es de conforto te´rmico sa˜o func¸a˜o da atividade desenvolvida pelo indi-
v´duo, da sua vestimenta e das varia´veis do ambiente que proporcionam as trocas
de calor entre o corpo e o ambiente. Ale´m disso, devem ser consideradas outras
varia´veis como sexo, idade, biotipo, ha´bitos alimentares etc.
Os ´ndices de conforto te´rmico procuram englobar, num paraˆmetro, o
efeito conjunto dessas varia´veis. E, em geral, esses ´ndices sa˜o desenvolvidos
fixando um tipo de atividade e a vestimenta utilizada pelo indiv´duo para, a partir
da´, relacionar as varia´veis do ambiente e reunir, sob a forma de cartas ou
nomogramas, as diversas condic¸o˜es ambientais que proporcionam respostas
iguais por parte dos indiv´duos.
 &ODVVLILFDomRGRVtQGLFHVGHFRQIRUWR
Os ´ndices de conforto te´rmico foram desenvolvidos com base em dife-
rentes aspectos do conforto e podem ser classificados como a seguir:
25
· ´ndices biof´sicos — que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o
ambiente, correlacionando os elementos do conforto com as trocas de calor
que da˜o origem a esses elementos;
· ´ndices fisiolo´gicos — que se baseiam nas reac¸o˜es fisiolo´gicas originadas por
condic¸o˜es conhecidas de temperatura seca do ar, temperatura radiante me´dia,
umidade do ar e velocidade do ar;
· ´ndices subjetivos — que se baseiam nas sensac¸o˜es subjetivas de conforto
experimentadas em condic¸o˜es em que os elementos de conforto te´rmico
variam.
 (VFROKDGRtQGLFHGHFRQIRUWR
A escolha de um ou outro tipo de ´ndice de conforto deve estar relacionada
com as condic¸o˜es ambientais com a atividade desenvolvida pelo indiv´duo, pela
maior ou menor importaˆncia de um ou de outro aspecto do conforto. Ha´
condic¸o˜es termo-higrome´tricas que podem, mesmo que apenas por algum tempo,
ser consideradas como de conforto em termos de sensac¸a˜o e provocar distu´rbios
fisiolo´gicos ao fim desse tempo. E
´
 o caso, por exemplo, de indiv´duos expostos
a condic¸o˜es de baixo teor de umidade e que, na˜o percebendo que esta˜o transpi-
rando porque o suor e´ evaporado rapidamente, na˜o tomam l´quido em quantidade
suficiente e se desidratam.
Existem cerca de treˆs dezenas de ´ndices de conforto te´rmico, pore´m, para
fins de aplicac¸a˜o a`s condic¸o˜es ambientais correntes nos edif´cios como habita-
c¸o˜es, escolas, escrito´rios etc., e para as condic¸o˜es clima´ticas brasileiras, sera˜o
apresentados apenas treˆs:
· Carta Bioclima´tica, de Olgyay
(44)
;
· Temperatura Efetiva, de Yaglou e Houghthen; ou Temperatura Efetiva Corri-
gida, de Vernon e Warner;
· I
´
ndice de Conforto Equatorial ou I
´
ndice de Cingapura, de Webb
(59)
.
 $&DUWD%LRFOLPiWLFD
A Carta Bioclima´tica de Olgyay
(44)
 — ´ndice biof´sico — foi desenvol-
vida a partir de estudos acerca de efeitos do clima sobre o homem, quer ele esteja
abrigado quer na˜o, de zonas de conforto e de relac¸o˜es entre elementos de clima
e conforto.
26
Foi constru´da tendo como ordenada a temperatura de bulbo seco e como
abscissa a umidade relativa do ar.
O Anexo 2 apresenta a Carta Bioclima´tica para habitantes de regio˜es de
clima quente, em trabalho leve, vestindo 1 “clo”, que corresponde a uma
vestimenta leve, cuja resisteˆncia te´rmica equivale a 0,15°C m
2
/W.
Na regia˜o central da Carta esta´ delimitada a zona de conforto. As condi-
c¸o˜es de temperatura seca e de umidade relativa do ar podem ser determinadas
sobre a Carta.
Evidentemente, se os pontos determinados por essas varia´veis se locali-
zarem na zona de conforto, as condic¸o˜es apresentadas sera˜o consideradas como
de conforto. Se ca´rem fora da zona de conforto, ha´ necessidade de serem
tomadas medidas corretivas.
Se o ponto determinado pelas condic¸o˜es de temperatura de bulbo seco e
de umidade relativa do ar cair acima da zona de conforto, sera´ necessa´rio
recorrer-se ao efeito do movimento do ar.
Se a temperatura seca do ar e´ elevada mas a umidade e´ baixa, o movimento
do ar pouco favorece.
Quanto a` regia˜o abaixo do limite inferior da zona de conforto, as linhas
representama radiac¸a˜o necessa´ria para atingir a zona de conforto, quer em
termos de radiac¸a˜o solar quer em termos de aquecimento do ambiente.
 ÌQGLFHGH7HPSHUDWXUD(IHWLYD
A Temperatura Efetiva, de Yaglow e Houghten, de 1923, foi definida pela
correlac¸a˜o entre as sensac¸o˜es de conforto e as condic¸o˜es de temperatura, umi-
dade e velocidade do ar, procurando concluir quais sa˜o as condic¸o˜es de conforto
te´rmico. E
´
 um ´ndice subjetivo. Essas correlac¸o˜es sa˜o apresentadas sob a forma
de nomograma.
Em 1932, Vernon e Warner apresentaram uma proposta de correc¸a˜o para
o ´ndice de Temperatura Efetiva, utilizando a temperatura do termoˆmetro de
globo em vez de temperatura seca do ar, para base dos ca´lculos, posto que a
temperatura de radiac¸a˜o, sendo superior ou inferior a` temperatura seca do ar,
proporciona alterac¸o˜es na sensac¸a˜o de conforto. Observam-se indicac¸o˜es das
duas escalas no nomograma do Anexo 3. A zona de conforto te´rmico delimitada
sobre o nomograma de Temperatura Efetiva para pessoas normalmente vestidas,
em trabalho leve e se referindo a habitantes de regio˜es de climas quentes, foi
adaptada por Koenigsberger et alii 
(34)
.
27
Esse nomograma, quando os dados dispon´veis sa˜o de temperatura seca,
ou do termoˆmetro de globo, umidade e velocidade do ar, e´ normalmente utilizado
em conjunto com a Carta Psicrome´trica, a qual fornecera´ as correspondeˆncias
entre a temperatura do termoˆmetro de bulbo seco e a temperatura do termoˆmetro
de bulbo u´mido, a partir dos dados de umidade relativa.
Os Anexos 4 e 5 apresentam as Cartas Psicrome´tricas para pressa˜o
atmosfe´rica normal (760 mm Hg), ao n´vel do mar, e para Sa˜o Paulo (pressa˜o
atmosfe´rica 695,1 mm Hg).
 ÌQGLFHGH&RQIRUWR(TXDWRULDO,&(
Webb
(59)
 desenvolveu este ´ndice para ser aplicado a habitantes de climas
tropicais, de prefereˆncia quente e u´mido. Baseou-se em observac¸o˜es feitas em
Cingapura, em habitac¸o˜es correntes e em uma escala clima´tica desenvolvida
especialmente para condic¸o˜es tropicais, procurando correlacionar os valores
dessa escala com a sensac¸a˜o de calor, tendo incorporado dados referentes ao
P4SR (Previsa˜o da Produc¸a˜o de Suor em 4 horas, que e´ um ´ndice fisiolo´gico
desenvolvido por McArdle, do Royal Naval Research Establishment) e chegou
a um nomograma semelhante ao da Temperatura Efetiva. Esse nomograma esta´
apresentado na figura 1 do Anexo 6.
O gra´fico de conforto de Cingapura — figura 2, Anexo 6 — foi elaborado
com base em dados obtidos a partir da psicologia experimental e ana´lise de testes
aplicados em indiv´duos completamente aclimatados na regia˜o. Esse gra´fico
indica a existeˆncia de um optimum em conforto na faixa de 25,5°C na escala
I.C.E.
Webb estende a aplicabilidade de seu ´ndice e de seu gra´fico de conforto
a habitantes de regio˜es clima´ticas semelhantes a Cingapura, como, por exemplo,
a Amazoˆnia.
 ´=RQDGHFRQIRUWRµ
Como pode ser observado, tanto a Carta Bioclima´tica como o nomograma
de Temperatura Efetiva para pessoas em trabalho leve e o nomograma do I
´
ndice
de Conforto Equatorial esta˜o apresentados como uma “zona de conforto” deli-
mitada sobre cada gra´fico. Essas “zonas de conforto” devem ser encaradas como
uma indicac¸a˜o e analisadas acerca de sua aplicabilidade a`s condic¸o˜es espec´ficas
de projeto e de realidade ambiental.
28
Assim, e´ conveniente, para a aplicac¸a˜o dos ´ndices, uma ana´lise pre´via
das condic¸o˜es clima´ticas locais e as relac¸o˜es entre as varia´veis consideradas na
obtenc¸a˜o do ´ndice e a respectiva “zona de conforto” determinada sobre os
gra´ficos.
29
&DStWXOR
7URFDV 7pUPLFDV
 0HFDQLVPRVGHWURFDVWpUPLFDV
Para a compreensa˜o do comportamento te´rmico das edificac¸o˜es, e´ neces-
sa´ria uma base conceitual de fenoˆmenos de trocas te´rmicas. Esse conhecimento
permite tambe´m melhor entendimento acerca do clima e do relacionamento do
organismo humano com o meio ambiente te´rmico.
As trocas te´rmicas entre os corpos adveˆm de uma das duas condic¸o˜es
ba´sicas:
· existeˆncia de corpos que estejam a temperaturas diferentes;
· mudanc¸a de estado de agregac¸a˜o.
Corpos que estejam a temperaturas diferentes trocam calor, os mais
“quentes” perdendo e os mais “frios” ganhando, sendo que o calor envolvido e´
denominado calor sens´vel.
No aˆmbito do conforto termo-higrome´trico, o elemento que proporciona
as trocas te´rmicas por mudanc¸a de estado de agregac¸a˜o — sem mudanc¸a de
temperatura — e´ a a´gua, e apenas nos casos de passar do estado l´quido para o
estado de vapor e do estado de vapor para o estado l´quido. O calor envolvido
nestes mecanismos de troca e´ denominado calor latente.
 7URFDVWpUPLFDVVHFDV
As trocas de calor que envolvem variac¸o˜es de temperatura sa˜o denomina-
das trocas secas, em contraposic¸a˜o a` denominac¸a˜o de trocas u´midas, relativa a`s
trocas te´rmicas que envolvem a a´gua. Os mecanismos de trocas secas sa˜o
convecc¸a˜o, radiac¸a˜o e conduc¸a˜o.
31
 &RQYHFomR
Convecc¸a˜o: troca de calor entre dois corpos, sendo um deles so´lido e o
outro um fluido (l´quido ou ga´s).
A intensidade do fluxo te´rmico envolvido no mecanismo de troca por
convecc¸a˜o e´:
q
c
 = h
c
(t - q) (W/m
2
)
onde:
q
c
 — intensidade do fluxo te´rmico por convecc¸a˜o (W/m
2
);
h
c
 — coeficiente de trocas te´rmicas por convecc¸a˜o (W/m
2
°C);
t — temperatura do ar (°C);
q — temperatura da superf´cie do so´lido (parede) (°C),
sendo que t > q ou q > t.
As trocas de calor por convecc¸a˜o sa˜o ativadas pela velocidade do ar,
quando se trata de superf´cies verticais. Nesse caso, mesmo que o movimento
do ar advenha de causas naturais, como o vento, o mecanismo de troca entre a
superf´cie e o ar passa a ser considerado convecc¸a˜o forc¸ada.
No caso de superf´cie horizontal, o sentido do fluxo desempenha impor-
tante papel. Quando o fluxo e´ ascendente, ha´ coincideˆncia do sentido do fluxo
com o natural deslocamento ascendente das massas de ar aquecidas, enquanto
no caso de fluxo descendente, o ar, aquecido pelo contato com a superf´cie,
encontra nela mesma uma barreira para sua ascensa˜o, dificultando a convecc¸a˜o
— seu deslocamento e sua substituic¸a˜o por nova camada de ar a` temperatura
inferior a` sua.
Para o coeficiente de trocas te´rmicas por convecc¸a˜o — h
c
 —, no caso de
convecc¸a˜o natural, sa˜o adotados, segundo Croiset
(15)
, os seguintes valores:
· para superf´cie horizontal, fluxo descendente
h
c
 = 1,2 (W/m
2
°C);
· para superf´cie vertical
h
c
 = 4,7 (W/m
2
°C);
· para superf´cie horizontal, fluxo ascendente
h
c
 = 7 (W/m
2
°C).
32
Para superf´cie vertical, h
c
 varia de acordo com a velocidade do ar,
segundo o gra´fico apresentado na figura 1.
 5DGLDomR
Radiac¸a˜o: mecanismo de troca de calor entre dois corpos — que guardam
entre si uma distaˆncia qualquer — atreve´s de sua capacidade de emitir e de
absorver energia te´rmica. Esse mecanismo de troca e´ consequ¨eˆncia da natureza
eletromagne´tica da energia, que, ao ser absorvida, provoca efeitos te´rmicos, o
que permite sua transmissa˜o sem necessidade de meio para propagac¸a˜o, ocor-
rendo mesmo no va´cuo.
O fluxo de calor envolvido nesse mecanismo de troca sera´:
q
r
 = h
r
(q - q
r
) (W/m
2
)
onde:
q
r
 — intensidade do fluxo te´rmico por radiac¸a˜o (W/m
2
);
h
r
 — coeficiente de trocas te´rmicas por radiac¸a˜o (W/m
2
°C);
q — temperatura da superf´cie da parede considerada (°C);
q
r
 — temperatura radiante relativa a`s demais superf´cies(°C).
Figura 1 — Variac¸a˜o do coeficiente de convecc¸a˜o h
c
 com a velocidade do ar
(parede vertical).
Fonte: Croiset
(15)
33
O coeficiente h
r
 e´ um paraˆmetro simplificado, que resume todos os fatores
que interferem nas trocas de radiac¸a˜o, a saber: as temperaturas das superf´cies,
os aspectos geome´tricos e f´sicos das superf´cies envolvidas e, principalmente,
a emissividade te´rmica e da superf´cie. A emissividade expressa a capacidade de
uma superf´cie de emitir calor.
Para os materiais de construc¸a˜o correntes, sem brilho meta´lico, e @ 0,9,
pode-se adotar h
r
 = 5 (W/m
2
°C).
 &RQGXomR
Conduc¸a˜o: troca de calor entre dois corpos que se tocam ou mesmo partes
do corpo que estejam a temperaturas diferentes, como apresentado na figura 2,
onde q
e
¹ q
i
.
A intensidade do fluxo te´rmico por conduc¸a˜o envolvido nesse mecanismo
de troca e´:
q
cd
=
l
e
(q
e
- q
i
) (W/m
2
)
onde:
e — espessura da parede (m);
q
e
 — temperatura da superf´cie externa da envolvente (°C);
q
i
 — temperatura da superf´cie interna da envolvente (°C);
l — coeficiente e condutibilidade te´rmica do material (W/m°C).
Figura 2 — Trocas de calor por conduc¸a˜o.
q
i
q
e
l
INT.EXT.
e
34
Como 
e
l
= r, sendo r a resisteˆncia te´rmica espec´fica da parede
(m
2
°C/W), tem-se:
q
cd
=
(q
e
- q
i
)
r
 (W/m
2
)
O coeficiente de condutibilidade te´rmica do material — l — e´ definido
como sendo “o fluxo de calor que passa, na unidade de tempo, atrave´s da unidade
de a´rea de uma parede com espessura unita´ria e dimenso˜es suficientemente
grandes para que fique eliminada a influeˆncia de contorno, quando se estabelece,
entre os paraˆmetros dessa parede, uma diferenc¸a de temperatura unita´ria” —
Gomes
(29)
. Este coeficiente depende de:
· densidade do material — a mate´ria e´ sempre muito mais condutora que o ar
contido em seus poros;
· natureza qu´mica do material — os materiais amorfos sa˜o geralmente menos
condutores que os cristalinos;
· a umidade do material — a a´gua e´ mais condutora que o ar.
O coeficiente l varia com a temperatura, pore´m, para as faixas de
temperatura correntes na construc¸a˜o, pode ser considerado como uma caracte-
r´stica de cada material. A tabela do Anexo 7 apresenta, entre outros, os dados
relativos ao coeficiente de condutibilidade te´rmica de diversos materiais de
construc¸a˜o, representados por valores me´dios.
 7URFDVWpUPLFDV~PLGDV
As trocas te´rmicas que adveˆm de mudanc¸a de estado de agregac¸a˜o da
a´gua, do estado l´quido para o estado de vapor e do estado de vapor para o estado
l´quido, sa˜o denominadas trocas u´midas, cujos mecanismos sa˜o evaporac¸a˜o e
condensac¸a˜o.
 (YDSRUDomR
Evaporac¸a˜o: troca te´rmica u´mida proveniente da mudanc¸a do estado
l´quido para o estado gasoso. Para ser evaporada, passando para o estado de vapor,
35
a a´gua necessita de um certo dispeˆndio de energia. Para evaporar um litro de a´gua
sa˜o necessa´rios cerca de 700 J.
A velocidade de evaporac¸a˜o e´ func¸a˜o do estado higrome´trico do ar e de
sua velocidade. A uma determinada temperatura, o ar tem capacidade de conter
apenas uma certa quantidade de vapor d’a´gua, inferior ou igual a um ma´ximo
denominado peso do vapor saturante. Portanto, o grau higrome´trico e´ a relac¸a˜o
entre o peso de vapor d’a´gua contido no ar, a uma certa temperatura, e o peso de
vapor saturante do ar a` mesma temperatura.
As cartas psicrome´tricas, apresentadas nos Anexos 4 e 5, fornecem dados
acerca do peso de vapor d’a´gua contido no ar segundo sua temperatura. O peso
de vapor saturante relativo a cada temperatura pode ser obtido na carta psicro-
me´trica por meio da linha da umidade relativa (U.R.) 100%, enquanto o peso de
vapor contido no ar, para cada condic¸a˜o de umidade relativa (U.R.) e para cada
condic¸a˜o de temperatura, pode ser obtido na mesma carta.
 &RQGHQVDomR
Condensac¸a˜o: troca te´rmica u´mida decorrente da mudanc¸a do estado
gasoso do vapor d’a´gua contido no ar para o estado l´quido. Quando o grau
higrome´trico do ar se eleva a 100%, a temperatura em que ele se encontra e´
denominada ponto de orvalho (conforme item 3.1.15) e, a partir da´, o excesso
de vapor d’a´gua contido no ar se condensa — passa para o estado l´quido.
A condensac¸a˜o e´ acompanhada de um dispeˆndio de energia. A condensa-
c¸a˜o de um litro d’a´gua dissipa cerca de 700 J.
Se o ar, saturado de vapor d’a´gua, entra em contato com uma superf´cie
cuja temperatura esta´ abaixo da do seu ponto de orvalho, o excesso de vapor se
condensa sobre a superf´cie, no caso de esta ser impermea´vel — condensac¸a˜o
superficial —, ou pode condensar-se no interior da parede, caso haja porosidade.
A condensac¸a˜o superficial passageira em cozinhas e banheiros, nos
hora´rios de uso mais intenso, e´ considerada normal. Torna-se problema´tica
quando se da´ em paredes e principalmente em coberturas de baixa resisteˆncia
te´rmica.
Um meio para evitar a condensac¸a˜o superficial consiste na eliminac¸a˜o do
vapor d’a´gua pela ventilac¸a˜o. Outro consiste em imprimir ao elemento da
construc¸a˜o uma resisteˆncia te´rmica R adequada, que pode ser calculada atrave´s
da expressa˜o:
36
R =
æ
ç
è
t
e
- t
i
t
i
- t
o
ö
÷
ø
⋅
1
h
i
 (m
2
°C/W)
onde:
t
i
 — temperatura do ar interno (°C);
t
e
 — temperatura do ar externo (°C);
t
o
 — temperatura do ponto de orvalho relativa a t
i
 (°C);
h
i
 — coeficiente de condutaˆncia te´rmica superficial interna,
conforme item 2.1.8 (W/m
2
°C).
 &RQGXWkQFLDWpUPLFDVXSHUILFLDO
A condutaˆncia te´rmica superficial engloba as trocas te´rmicas que se da˜o
a` superf´cie da parede.
O coeficiente de condutaˆncia te´rmica superficial expressa as trocas de
calor por convecc¸a˜o (item 2.1.2) e por radiac¸a˜o (item 2.1.3).
Assim, considerando-se a figura 3, onde se toma uma laˆmina que separa
dois ambientes, um externo e outro interno, havendo diferenc¸as de temperatura,
as trocas te´rmicas superficiais podera˜o ser expressas atrave´s dos coeficientes de
condutaˆncia te´rmica superficiais:
h
c
 + h
r
 =
h
e
 — coeficiente de condutaˆncia te´rmica superficial externa (W/m
2
°C)
h
i
 — coeficiente de condutaˆncia te´rmica superficial interna (W/m
2
°C)
Figura 3 — Esquema explicativo dos coeficientes de condutaˆncia te´rmica superficial.
q
i
q
e
INT.EXT.
t
e
t
i
h
e
h
i
37
Tambe´m os coeficientes h
e
 e h
i
 sa˜o paraˆmetros simplificados, va´lidos para
condic¸o˜es convencionalmente simplificadas admitidas para h
r
.
Se h
e
 e h
i
 sa˜o coeficientes de condutaˆncia te´rmica superficiais, as resis-
teˆncias te´micas superficiais sera˜o 
1
h
e
 e
1
h
i
 , externa e interna, respectivamente.
As tabelas do Anexo 8 apresentam valores de condutaˆncias e resisteˆncias
te´rmicas superficiais para paredes externas e internas, consideradas de materiais
correntes e sujeitas a velocidades do ar de 2 m/s para superf´cies externas e 0,5
m/s para superf´cies internas.
A tabela 1, Anexo 9, apresenta a variac¸a˜o da condutaˆncia te´rmica super-
ficial externa h
e
, segundo a velocidade do vento, para casos especiais e conheci-
dos, posto que ha´ um consenso em se adotar 2 m/s, ou, no ma´ximo, 3 m/s, para
a velocidade do ar externo, em se considerando o meio urbano.
 (VSDoRGHDUFRQILQDGR
Os espac¸os de ar confinados, portanto na˜o ventilados, entreduas laˆminas
paralelas, apresentam resisteˆncia te´rmica que sera´ func¸a˜o dos seguintes fatores:
espessura da laˆmina de ar, sentido do fluxo te´rmico e emissividade das superf´cies
em confronto.
A tabela 2, Anexo 9, apresenta valores de resisteˆncia te´rmica de espac¸os
de ar (R
ar
) confinados entre duas laˆminas paralelas.
 &RHILFLHQWH*OREDOGH7UDQVPLVVmR7pUPLFD.
O coeficiente Global de Transmissa˜o Te´rmica — K — engloba as trocas
te´rmicas superficiais (por convecc¸a˜o e radiac¸a˜o) e as trocas te´rmicas atrave´s do
material (por conduc¸a˜o). Portanto, engloba as trocas de calor referentes a um
determinado material segundo a espessura da laˆmina, o coeficiente de conduti-
bilidade te´rmica, a posic¸a˜o horizontal ou vertical da laˆmina e, ainda, o sentido
do fluxo.
O coeficiente K quantifica a capacidade do material de ser atravessado
por um fluxo de calor induzido por uma diferenc¸a de temperatura entre dois
ambientes que o elemento constitu´do por tal material separa (W/m
2
°C). Defi-
ne-se como sendo “o fluxo de calor que atravessa, na unidade de tempo, a unidade
de a´rea do elemento constitu´do do material, quando se estabelece uma diferenc¸a
unita´ria de temperatura entre o ar confinante com suas faces opostas”
(30)
.
38
 'HWHUPLQDomRGH.SDUDSDUHGHVKRPRJrQHDV
Para uma parede de material homogeˆneo e com espessura constante, o
coeficiente global de transmissa˜o K e´ obtido em func¸a˜o de:
a) Trocas te´rmicas na superf´cie interna
q = h
i
(t
i
- q
i
) =
(t
i
- q
i
)
1/h
i
 (W/m
2
)
b) Trocas te´rmicas atrave´s do material
q =
l (q
i
- q
e
)
e
=
(q
i
- q
e
)
e/l
 (W/m
2
)
c) Trocas te´rmicas na superf´cie externa
q = h
e
(q
e
- t
e
) =
(q
e
- t
e
)
1/h
e
 (W/m
2
)
Igualando-se estas frac¸o˜es e admitindo-se que:
q = K(Dt) =
Dt
1/K
enta˜o 
1
K
=
1
h
i
+
1
h
e
+
e
l
 (m
2
°C/W)
sendo: 
1
K
= R — resisteˆncia te´rmica global da laˆmina.
Os valores dos coeficientes de condutaˆncia te´rmica superficial h
e
 e h
i
, e
as resisteˆncias te´rmicas superficiais 
1
h
e
 e 
1
h
i
 e inclusive de
1
h
e
+
1
h
i
 podem ser
encontrados na tabela do Anexo 8, e os valores dos coeficientes de condutibili-
dade te´rmica l dos materiais, na tabela do Anexo 7.
 'HWHUPLQDomRGH.SDUDSDUHGHVKHWHURJrQHDV
Nos casos de paredes heterogeˆneas, em que os elementos da construc¸a˜o
se constituem de va´rias camadas de materiais diferentes, a expressa˜o de ca´lculo
39
considera essa heterogeneidade incluindo a somato´ria das relac¸o˜es espessura
(e) / condutibilidade te´rmica (l), ou do inverso das condutaˆncias, ou das resis-
teˆncias te´rmicas espec´ficas das sucessivas camadas constituintes do elemento.
Enta˜o:
1
K
=
1
h
e
+
e
1
l
1
+
e
2
l
2
+
e
3
l
3
+ ¼ +
1
h
i
 (m
2
°C/W)
Observe-se que uma das camadas pode ser um espac¸o de ar confinado
entre laˆminas paralelas, e a parcela correspondente estara´ representada pelos
valores relativos a`s suas resisteˆncias te´rmicas em func¸a˜o da posic¸a˜o da parede e
do sentido do fluxo, de acordo com a tabela 2, Anexo 9.
 'HWHUPLQDomRGH.SDUDSDUHGHVKHWHURJrQHDV
HPVXSHUItFLH
Quando o elemento da construc¸a˜o na˜o e´ heterogeˆneo em espessura mas
em superf´cie, o coeficiente global de transmissa˜o te´rmica pode, em ca´lculo
simplificado, ser determinado considerando-se a decomposic¸a˜o do elemento em
a´reas parciais — A
1
, A
2
 ... — correspondentes a`s zonas diferenciadas, determi-
nando-se os coeficientes — K
1
, K
2
 ... — correspondentes a essas a´reas parciais
e estabelecendo-se a me´dia ponderada:
Figura 4 — Esquema explicativo para determinac¸a˜o de K para paredes
heterogeˆneas em espessura.
q
i
q
e
INT.
EXT.
t
e
t
i
h
e
h
i
l
1
l
3
l
2
e
2
e
3
e
1
40
K =
K
1
A
1
+ K
2
A
2
+¼
A
1
+ A
2
+ ¼
 (W/m
2
°C)
Essa hipo´tese na˜o e´ va´lida quando os materiais teˆm K com diferenc¸as
acentuadas.
Num vedo composto por paine´is com alguma isolac¸a˜o, pore´m interligados
por elementos de alta condutaˆncia, ocorrem fluxos te´rmicos no plano do vedo,
provocando as chamadas pontes te´rmicas, que sa˜o responsa´veis por grandes
fluxos de calor, quando comparados aos fluxos atrave´s dos elementos isolantes,
e representam uma incoereˆncia de projeto.
 &RPSRUWDPHQWRWpUPLFRGDFRQVWUXomR
O Sol, importante fonte de calor, incide sobre o edif´cio representando
sempre um certo ganho de calor, que sera´ func¸a˜o da intensidade da radiac¸a˜o
incidente e das caracter´sticas te´rmicas dos paramentos do edif´cio.
Os elementos da edificac¸a˜o, quando expostos aos raios solares, diretos ou
difusos, ambos radiac¸a˜o de alta temperatura, podem ser classificados como: a)
opacos; b) transparentes ou translu´cidos.
 7URFDVGHFDORUDWUDYpVGHSDUHGHVRSDFDV
No caso de uma parede opaca exposta a` radiac¸a˜o solar e sujeita a uma
determinada diferenc¸a de temperatura entre os ambientes que separa, os meca-
nismos de trocas podem ser esquematizados como na figura 5.
A intensidade do fluxo te´rmico (q) que atravessa essa parede, por efeito
da radiac¸a˜o solar incidente e da diferenc¸a de temperatura do ar:
q = K 
(
t
e
+
aI
g
h
e
- t
i
)
 (W/m
2
)
onde:
K — coeficiente global de transmissa˜o te´rmica (W/m
2
°C);
t
e
 — temperatura do ar externo (°C);
a — coeficiente de absorc¸a˜o da radiac¸a˜o solar;
I
g
 — intensidade de radiac¸a˜o solar incidente global (W/m
2
);
41
h
e
 — coeficiente de condutaˆncia te´rmica superficial externa (W/m
2
°C);
t
i
 — temperatura do ar interno (°C).
A expressa˜o anterior pode ser disposta da seguinte forma:
q =
KaI
g
h
e
+ K(t
e
- t
i
) (W/m
2
)
A parcela 
KaI
g
h
e
 se refere ao ganho de calor solar, sendo 
ak
h
e
= S
op
, fator
de ganho solar de material opaco, enquanto a parcela K(Dt) corresponde a`s trocas
de calor por diferenc¸a de temperatura, podendo representar ganho, quando t
e
 > t
i
,
ou perda, quando t
i
 > t
e
.
A tabela 1, Anexo 10, apresenta valores de e (emissividade te´rmica), para
radiac¸a˜o solar, e de a e e para temperaturas entre 10 e 40°C, para diversos
materiais de construc¸a˜o. Para uma mesma gama de comprimento de onda, da
radiac¸a˜o incidente e da radiac¸a˜o emitida, a = e.
Figura 5 — Trocas de calor atrave´s de paredes opacas.
Radiac¸a˜o Solar
Fluxo da radiac¸a˜o solar
absorvida e dissipada
para o exterior
Radiac¸a˜o solar
refletida
EXT. INT.
Fluxo da radiac¸a˜o solar
absorvida e dissipada para
o interior
q
i
q
e
t
e
t
i
h
e
h
i
e
¤
l
rI
g
I
g
42
A tabela 2, Anexo 10, apresenta valores de a, para radiac¸a˜o solar, em
func¸a˜o da cor da pintura externa.
 7URFDVGHFDORUDWUDYpVGHSDUHGHVWUDQVSDUHQWHV
RXWUDQVO~FLGDV
No caso de uma parede transparente ou translu´cida exposta a` incideˆncia
da radiac¸a˜o solar e sujeita a uma determinada diferenc¸a de temperatura entre os
ambientes que separa, os mecanismos de troca podem ser esquematizados como
na figura 6.
A intensidade do fluxo te´rmico (q) que atravessa uma parede transparente
ou translu´cida, deve incorporar, em comparac¸a˜ocom a parede opaca, a parcela
que penetra por transpareˆncia (t I
g
). Assim sendo, tem-se:
q =
æ
ç
è
aK
h
e
+ t
ö
÷
ø
 I
g
+ K(Dt) (W/m
2
)
Figura 6 — Trocas de calor atrave´s de superf´cies transparentes ou translu´cidas.
rI
g
Parcela que penetra
por transpareˆncia
Radiac¸a˜o solar refletida
Parcela de aI
g
dissipada para o interior
Parcela de aI
g
dissipada para o exterior
Radiac¸a˜o solar
EXT.
INT.
t
e
t
i
h
e
tI
g
I
g
43
sendo 
aK
h
e
+ t = S
tr
 (fator solar).
O fator solar se refere a` radiac¸a˜o solar global.
A parcela K(Dt) se refere a`s trocas de calor por diferenc¸a de temperatura
e representa ganho quando t
e
> t
i
 e perda quando t
i
 > t
e
.
Para o vidro comum:
a = 0,07, K = 5,7 (W/m
2
°C)
r = 0,08, 1/h
e
 = 0,05 (m
2
/°CW)
t = 0,85, S
tr
 = 0,86
A tabela 1, Anexo 11, apresenta valores de fator solar de diversos vidros.
O fator solar e´ utilizado tambe´m para expressar a protec¸a˜o solar conse-
guida atrave´s de elementos quebra-sol, persianas, cortinas etc.
 (OHPHQWRVGHSURWHomRVRODU´EULVHVROHLOµ
O controle da insolac¸a˜o atrave´s de elementos de protec¸a˜o solar —
quebra-sol (“brise-soleil”) — representa um importante dispositivo para o pro-
jeto do ambiente te´rmico.
O quebra-sol pode ser utilizado tanto para a protec¸a˜o de paredes transpa-
rentes ou translu´cidas como para o caso de paredes opacas leves.
 3URWHomRVRODUGHSDUHGHVRSDFDV
A presenc¸a de uma placa quebra-sol (“brise-soleil”) diante de uma parede
opaca vai ocasionar uma se´rie de mecanismos de trocas, conforme esquematiza-
c¸a˜o na figura 7.
A intensidade do fluxo te´rmico que atravessa a parede opaca protegida
por um quebra-sol sera´:
q = K
(
t
e
+
a
*
I
g
h
e
- t
i
)
 (W/m
2
)
ou q = K
a
*
I
g
h
e
+ K(Dt) (W/m
2
)
44
sendo a* denominado fator fict´cio de absorc¸a˜o da radiac¸a˜o solar de uma parede
opaca protegida por quebra-sol.
O valor de a* sera´ func¸a˜o das caracter´sticas da protec¸a˜o solar e varia
inclusive com a orientac¸a˜o da parede a ser protegida, com a latitude do local onde
esta´ situado o edif´cio e com a e´poca do ano.
Segundo Croiset
(15)
, a* pode, a partir de alguns casos estudados, assumir
os seguintes valores:
a) quebra-sol cont´nuo, vertical, diante de parede vertical, a 30 cm,
sem caracter´sticas especiais do material e acabamentos: 0,20 a 0,25
b) quebra-sol cont´nuo, vertical, diante de parede vertical, a 30 cm,
com R @ 0,6 m
2
°C/W, face externa branca e face interna pouco
emissiva:
0,15 a 0,10
c) quebra-sol de laˆminas verticais colocado diante de parede
vertical: varia´vel
d) beirais e quebra-sol de laˆminas horizontais: varia´vel
Figura 7 — Protec¸a˜o solar de paredes opacas.
aI
g
Parcela de aI
g
dissipada atrave´s
da parede
Parcela de aI
g
dissipada para o exterior
Radiac¸a˜o solar
I
g
Parcela de aI
g
 dissipada, por
ventilac¸a˜o da laˆmina de ar
Radiac¸a˜o solar
refletida
rI
g
quebra-sol
parede
opaca
45
e) cobertura com sombreamento de um quebra-sol cont´nuo, a 30
cm: 0,15 a 0,20
f) cobertura com sombreamento de quebra-sol cont´nuo, a 30 cm,
face externa clara, face interna pouco emissiva, material
isolante: 0,05
O quebra-sol de laˆminas verticais colocado diante de uma parede vertical
proporcionara´ a* com valores sempre mais elevados que os cont´nuos, devido
a`s diversas reflexo˜es dos raios solares incidentes sobre as placas.
O beiral deve ser analisado sob o ponto de vista de sua eficieˆncia
geome´trica. Fatores como absorc¸a˜o, isolac¸a˜o e emissividade teˆm menor impor-
taˆncia. A continuidade da protec¸a˜o horizontal impede a ventilac¸a˜o da camada de
ar pro´xima a` parede, tornando a protec¸a˜o menos eficiente.
Se os beirais sa˜o constitu´dos por va´rias laˆminas horizontais, a ventilac¸a˜o
e o desvio dos raios refletidos proporcionam maior eficieˆncia e o fator a* pode
variar entre 0,20 e 0,50, segundo a parede seja clara ou escura e, no caso de
construc¸a˜o te´rrea, o solo seja pouco ou muito refletor.
No caso de sombreamento de cobertura, a transmissa˜o te´rmica se da´ a`
semelhanc¸a da protec¸a˜o de paredes verticais, sendo que a ventilac¸a˜o entre a
cobertura e a placa de protec¸a˜o pode produzir melhores efeitos.
 3URWHomRVRODUGHSDUHGHVWUDQVSDUHQWHVRXWUDQVO~FLGDV
A protec¸a˜o solar de paredes transparentes ou translu´cidas pode ser feita
atrave´s de dispositivos externos e internos, sendo que, em caso de vidro duplo,
por exemplo, pode ate´ se localizar entre os dois vidros. Por outro lado, a protec¸a˜o
externa normalmente tende a ser mais eficiente, posto que barra a radiac¸a˜o solar
antes de sua penetrac¸a˜o por transmissividade atrave´s do material. Pore´m, como
a protec¸a˜o solar e´ projetada segundo a especificidade de cada edif´cio, de acordo
com sua localizac¸a˜o, func¸a˜o e orientac¸a˜o, ha´ casos em que a protec¸a˜o interna
pode ser mais adequada.
A protec¸a˜o solar de paredes transparentes ou translu´cidas, para os dois
casos mais correntes, de protec¸a˜o externa ou interna, pode ser esquematizada
segundo as figuras 8 e 9.
Observe-se que, no caso da figura 8 — quebra-sol externo —, a parcela
do calor que penetra no ambiente e´ menor que no caso do quebra-sol interno, ja´
46
Figura 8 — Ganhos de calor atrave´s de parede transparente (supondo transpareˆncia
100% e protec¸a˜o opaca 100%), com protec¸a˜o externa.
Figura 9 — Ganhos de calor atrave´s de parede transparente (supondo transpareˆncia
100% e protec¸a˜o opaca 100%), com protec¸a˜o interna.
Parcela de aI
g
dissipada atrave´s
da parede (e, l)
quebra-sol
Parcela de aI
g
dissipada para o exterior
Radiac¸a˜o solar
I
g
Parcela de aI
g
 dissipada por ventilac¸a˜o
Radiac¸a˜o refletida
rI
g
PROTEC¸A
˜
O EXTERNA
Parcela de aI
g
dissipada para o exterior
Radiac¸a˜o solar
I
g
Parcela de aI
g
dissipada atrave´s
da protec¸a˜o
Radiac¸a˜o refletida
rI
g
PROTEC¸A
˜
O INTERNA
Parcela de aI
g
dissipada para o
interior
EFEITO ESTUFA
47
que o vidro, na˜o sendo transparente para radiac¸a˜o de baixa temperatura (onda
longa), funciona como barreira — efeito estufa — resultando, assim, maior
radiac¸a˜o no interior do recinto.
Quanto aos mecanismos de trocas te´rmicas, ocorrem da mesma maneira
que no caso da protec¸a˜o de paredes opacas, e o fluxo de calor envolvido no
processo pode ser assim formulado:
q = K
(
t
e
+
aI
g
h
e
- t
i
)
 (W/m
2
)
ou q = S
tr
⋅ I
g
+ K(Dt) (W/m
2
)
A tabela 2, Anexo 11, representa valores de fator solar para protec¸o˜es de
vidrac¸as com dispositivos tipo persianas, venezianas e cortinas.
 ,QpUFLDWpUPLFDGHXPFRPSRQHQWHGDHQYROYHQWH
A
`
 ine´rcia te´rmica esta˜o associados dois fenoˆmenos de grande significado
para o comportamento te´rmico do edif´cio: o amortecimento e o atraso da onda
de calor, devido ao aquecimento ou ao resfriamento dos materiais. A ine´rcia
te´rmica depende das caracter´sticas te´rmicas da envolvente e dos componentes
construtivos internos.
Quando, por exemplo, a temperatura exterior, suposta inicialmente igual
a` temperatura interior, se eleva, um certo fluxo de calor penetra na parede. Esse
fluxo na˜o atravessa a parede imediatamente, antes aquecendo-a internamente.
Tal fluxo, se comparado com uma parede fict´cia de peso nulo, atravessa
a parede com um certo atraso e amortecido,