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Conforto Ambiental I Aula 03 – Ventos Professores: Fernando José Lopes Pereira José Maria de Andrade Joseph Rodrigues de Rosa Karen Yumi Kakashima Michelle de Almeida Costa Recordando Fatores que influenciam diretamente no clima na Terra: Latitude e Altitude Principais climas distribuídos na Terra Recordando Observe que a maior parte do território brasileiro tem a influência do clima Tropical mas no extremo norte temos o Equatorial e no extremo sul temos o Temperado. Conceito de vento: É muito importante para o homem, pois modela o relevo, transporta umidade, ameniza o calor, facilita a dispersão dos poluentes, renova-se no interior de ambientes e também pode gerar energia (energia eólica) entre outras dinâmicas. Trata-se de um fenômeno meteorológico formado pelo movimento do ar na atmosfera. O vento também é gerado através de fenômenos naturais como, por exemplo, os movimentos de rotação e translação do Planeta Terra. É o ar em movimento e se forma devido à desigualdade de pressão atmosférica e temperatura. O vento se desloca das áreas de alta pressão para as áreas de baixa pressão. Áreas frias têm maior pressão e áreas quentes, menor pressão. Quanto maiores essas diferenças, mais fortes serão os ventos. A força do vento depende das desigualdades de pressão: Recordando O ar presente em nosso planeta (por ação de fatores como pressão e temperatura) é capaz de se deslocar vertical e horizontalmente, formando uma espécie de ciclo de movimentos. O início deste ciclo, geralmente, se dá por uma corrente ascendente, que corresponde a uma massa de ar aquecida pela radiação solar que, por diminuição de densidade, tende a subir para áreas mais altas da atmosfera. O espaço deixado pela massa de ar quente da corrente ascendente é ocupado por ar mais frio, que encontra-se em maiores altitudes. O deslocamento do ar com menor temperatura é conhecido como corrente descendente. A ocupação deste espaço deixado pelo ar quente é o que gera o vento. Esse fenômeno é influenciado pela expansividade do ar. Recordando http://professorthiagorenno.blogspot.com.br/2012/02/ar-003-ventos.html Recordando http://geografalando.blogspot.com.br/2012/11/massa-de-ar-norcoes-gerais.html Eis o motivo por termos no estado de Mato Grosso, a direção predominante de ventos de Noroeste para Sudoeste. http://ventodecauda.com.br/seguranca-aeronautica/windshear-as-tesouras-de-vento/ Ventos Windshear – As Tesouras de Vento Windshear, também denominado cortante do vento, gradiente de vento ou cisalhamento do vento, pode ser definida como uma variação na direção e/ou na velocidade do vento em uma dada distância. Suas causas podem ter várias origens: trovoadas, presença de Cumulonimbus, virga, sistemas frontais, correntes de jato de baixos níveis, ventos fortes à superfície, brisas marítimas e terrestres, ondas de montanha, linhas de instabilidade e fortes inversões de temperatura, dentre outras. a alinhar-se. Ventos Windshear - Origem Suas causas podem ter várias origens: trovoadas, presença de Cumulonimbus, virga, sistemas frontais, correntes de jato de baixos níveis, ventos fortes à superfície, brisas marítimas e terrestres, ondas de montanha, linhas de instabilidade e fortes inversões de temperatura, dentre outras. A presença de formação de Cumulonimbus é um bom indicativo de que possa vir a existir uma cortante do vento, mas não necessariamente a ocorrência de um microburst (forte descendente do vento), pois somente cerca de 5% dos CB produzem tal fenômeno. Entrada de frentes frias pode também causar Windshear, embora com menor intensidade. Há casos em que os ventos em altitude sopram de NW (típicos de sistemas pré-frontais) e, embora sua direção possa ser totalmente oposta à superfície, gerados por uma brisa, por exemplo. O Brasil está fora da área atingida por esses fenômenos da natureza, pois os furacões quase sempre deslocam-se para o norte do Equador e os tufões, que se movimentam para o sul do Equador, acontecem apenas no oceano Pacífico. http://professorthiagorenno.blogspot.com.br/2012/02/ar-003-ventos.html Ventos A força do vento depende das desigualdades de pressão: áreas frias têm maior pressão e áreas quentes, menor pressão. Quanto maiores essas diferenças, mais fortes serão os ventos. Os ventos podem ser constantes: os alísios, que sopram nas regiões tropicais, e os polares, que vão dos polos para as regiões temperadas. Alguns ventos são periódicos: as brisas, frequentes nos litorais, montanhas e vales, e as monções, que atingem o sul e o sudeste da Ásia. Dependendo da região onde sopram, os ventos recebem nomes específicos. Os ciclones são circulares, intensos e formados em regiões tropicais. Furacão é o nome dado ao ciclone que atinge o mar do Caribe e oeste dos EUA. Tufão é o ciclone no sudeste asiático. Tornado é um ciclone de menor diâmetro e maior intensidade. Um tornado pode atingir a velocidade de até 800 km por hora, movimentar-se por vários quilômetros e causar muita destruição. http://www.cresesb.cepel.br/index.php?section=com_content&lang=pt&task=print&catid=3 A rugosidade da superfície terrestre muito influencia no comportamento dos ventos. Quanto mais baixa a altitude mais alterados ficam os ventos. Fato de alta relevância na tomada de decisão nos projetos. Ventos http://pt.slideshare.net/aroudus/atmosfera-1318002 As massas de ar no Brasil são as principais determinantes na regionalização climática do país. O Brasil, assim, sofre as variações de cinco massas de ar diferentes: a massa Equatorial continental (mEc), Equatorial atlântica (mEa), Tropical continental (mTc), Tropical atlântica (mTa) e a Polar atlântica (mPa). Ventos INVERNO VERÃO INVERNO Massas de Ar no Brasil Anemômetro De Campo + Leitor Digital Mastro 2m Aparelhos de medição Um anemômetro é um instrumento usado para medir a velocidade e direção do vento. Existem três tipos principais, variando de básico a complexo. O anemômetro de copo giratório mede apenas a velocidade do vento. Este modelo é o tipo mais comum e básico. Ele inclui de 3 a 4 copos montados em um pole vertical. Os copos capturam o vento e giram a estaca. Cada vez que ele completa uma rotação, a velocidade do vento é medida pelo número de RPM. O número de rotações é gravado durante o tempo e determina-se uma média. http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-633310603-estaco-birutaanemmetroleitor-digitalmastro-25m- brinde-_JM#redirectedFromParent A biruta apenas mostra a direção dos ventos, salvo quando se encontrar um anemômetro acoplado em sua haste.. Aparelhos de medição Aparelhos de medição Outros Os dados do vento são coletados em estações meteorológicas e podem ser apresentados de modo a informar a direção, velocidade e frequência do vento, para uma determinada localidade. É importante que esses dados sejam coletados com frequência horaria, para saber o comportamento do vento ao longo do dia e suas variações sazonais. As estações meteorológicas são localizadas em áreas abertas e livre de interferência de construções vizinhas. http://igorcastrocavalcante.blogspot.com.br/2013/09/desempenho-termico-das-edificacoes.html Aparelhos de medição As medidas são feitas na altura de 10m acima do solo. O uso desses dados como entrada em problemas de ventilação nos edifícios impõe a necessidade de correções. Essa correções são feitas usando a seguinte equação: V = velocidade média do vento na altura da abertura de entrada do ar (m/s) Vm = Velocidade na estação (m/s) Z = Altura da abertura (m) K / a = varia de acordo com a rugosidade do entorno (está na tabela acima – Gradiente do vento para diferentes áreas) http://www.pilotopolicial.com.br/o-fenomeno-do-blade-sailing/ O ar que se desloca paralelamenteao solo em movimento lamelar (de velocidade baixa-média), ao encontrar um obstáculo (pode ser um edifício ou uma barreira verde) sofre um desvio e, ultrapassando o obstáculos, tende a retomar o regime lamelar. Ação dos ventos A ação dos ventos sobre edificações, ensaio em túnel de vento. Ação dos ventos em edificações É fundamental para elaboração de um projeto arquitetônico. Os ventos de verão costumam ter característica diferentes daquelas verificadas no inverno – Por essa razão, o conhecimento da variação sazonal da direção do vento durante o ano é extremamente relevante, para avaliar, de forma adequada, a melhor orientação das aberturas da edificação ou, a associação entre entrada de luz e bloqueio parcial de ventos e insolação. • Venezianas e elementos vazados podem ser usados como recursos para manter a privacidade e mesmo assim permitir a circulação do ar. • Venezianas móveis permitem a regulagem do fluxo de ar e da radiação solar. • Cobogós (elementos vazados) = disponível em diversos materiais. • Muxarabis = arquitetura islâmica, trançado, quadriculado de madeira. Diretrizes para projeto: Pilotis - Podem ser utilizadas para aumentar a ventilação no nível do térreo. Aberturas: próxima ao piso e próximas ao teto ou no teto (aberturas zenitais) * Aberturais zenitais podem atuar em conjunto com o sistema de iluminação natural do edifício. Ação dos ventos em edificações Captadores de ventos Constituídos por torres verticais com aberturas na sua parte superior e inferior. Tem a função de captar os ventos numa altura em que eles se encontram com uma carga menor de poeira onde a temperatura é menor e a velocidade é mais acentuada; redirecionando-os para ambientes interiores a fim de aumentar o movimento de ar nesses locais. - usadas em regiões com clima quente e seco. - o ar redirecionado para o interior da edificação, normalmente, passa por elementos com água ou umidificados. - Outra solução , ao nível de telhado, pode ser obtida por grandes aberturas tipo shed. - as aberturas existentes podem funcionar como entrada e como saída do fluxo de ar que cruza o ambiente. Peitoril ventilado Em concreto, formato ‘’L’’ invertido, sobreposto a uma abertura localizada no peitoril da janela e sua finalidade é atuar como fonte complementar do movimento de ar proporcionado pelas esquadrias. * Seu funcionamento dependerá, também, da atuação de outras variáveis representadas pela localização e configuração do ambiente, assim como das aberturas de saída do ar. Componentes arquitetônicos Li n h a d e G re e n w ic h ( 0 °) M e ri d ia n o Ação dos ventos em edificações http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php O vento exerce pressões e sucções nas edificações, de forma variada, contínua ou intermitente, causando efeitos indesejáveis. Os valores mínimos das cargas acidentais, produzidas pelo vento, que devem ser considerados no cálculo das estruturas de edifícios estão fixadas na Norma Brasileira NBR-6120 - (antiga NB-5) - Cargas para o Cálculo de Estruturas de Edifícios. 1 - O peso de uma estrutura de sustenção depende muito do tipo da estrutura, podendo ser com tesouras, arco atirantado, arco sem tirantes, shed, etc. Cada um desses tipos vai resultar em um peso diferente. Então os dados acima são meramente ilustrativos, isto é, servem para se ter uma idéia. Ação dos ventos em edificações http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php 2 - Os dados acima não podem ser utilizados para o cálculo ou dimensionamento de estruturas de telhados. 3 - Um telhado com estrutura de sustentação de alumínio coberta com telhas de alumínio vai pesar em torno de 30 kgf/m2 que é exatamente igual ao esforço da ação do vento. Neste caso, além das telhas terem que ficar firmemente presas à estrutura de sustentação, a própria estrutura de sustentação vai ter que ficar firmemente presa à estrutura de apoio (pilares ou paredes). 4 - Nos casos em que a estrutura de sustentação não está presa na estrutura de apoio é muito comum, durante um vendaval, o vento carregar o telhado inteiro. http://pt.slideshare.net/mayaravirgulino/nbr-6123 Normalização http://www.ebanataw.com.br/roberto/vento/index.php Normalização De acordo com a NBR-6123, os terrenos podem ser classificados em uma das categorias seguintes: Segundo a norma, a Velocidade Característica depende de uma série de fatores como a região do Brasil, a topografia (planos, vales, montanhas), a densidade de ocupação (muitos prédios) e características construtivas do edifício. Rugosidade do terreno - conforme a NBR 6123 (forças devidas ao vento em edificações), a rugosidade do terreno é dividida em cinco categorias: Categoria I: superfícies lisas de grandes dimensões, tais como o mar calmo, lagos, rios e pântanos sem vegetação Categoria II: terrenos abertos em nível ou aproximadamente em nível, com poucos obstáculos isolados, tais como zonas costeiras planas, pântanos com vegetação rala, campos de aviação, pradarias, entre outros. Ou seja: obstáculos em que a cota média do topo é inferior a 1 m Categoria III: terrenos planos ou ondulados com obstáculos como muros, quebra-ventos de árvores, edificações baixas e esparsas, em que a cota média do topo dos obstáculos seja inferior a 3 m Categoria IV: terrenos cobertos por obstáculos numerosos e pouco espaçados, em zona florestal, industrial e urbanizada, em que a cota média do topo de obstáculos é considerada igual a 10 m. Também inclui zonas com obstáculos maiores, mas que não podem ser consideradas na categoria V Categoria V: terrenos cobertos por obstáculos numerosos, grandes, altos e pouco espaçados, em que a cota média do topo é superior a 25 m Normalização h tt p :/ /c o n st ru ca o m er ca d o .p in i.c o m .b r/ n eg o ci o s- in co rp o ra ca o - co n st ru ca o /3 5 /c ai xi lh o s- d e- al u m in io -2 8 3 4 3 0 -1 .a sp x Mapa de Isopletas do Brasil - Curvas de vento de mesma velocidade http://blogdopetcivil.com/2010/11/30/a-acao-do-vento-em-edificacoes-parte-1/ Cada vez mais, as estimativas das respostas dinâmicas de edifícios altos frente à ação dos ventos têm sido obtidas com o auxílio de ensaios em túneis de vento, em detrimento dos processos analíticos. Desta forma é possível que se obtenha uma previsão mais apurada dos carregamentos, resultando numa racionalização da estrutura, com consequente redução nos custos de produção. Principais climas distribuídos na Terra Grande parte do território brasileiro é constituído por regiões com clima quente e úmido. As estratégicas bioclimáticas de projetos arquitetônico se concentra em controlar os ganhos de calor nas construções, bem como remover a carga térmica das mesma. A redução dos ganhos de calor é conseguida através de sombreamento da envoltória das edificações, principalmente dos painéis envidraçados e da utilização das cores claras. Movimentação ou passagem de ar para o ambiente, sem que seja necessário energia por fontes mecânicas. É uma das mais antigas técnicas de resfriamento passivo. http://igorcastrocavalcante.blogspot.com.br/2013/09/desempenho-termico-das-edificacoes.html Desempenho térmico das edificações Ventilação natural em edificações Manter os níveis de oxigênio em patamares apropriados; 3. Finalidades complementares para a ventilação natural: 1ª. Manter a qualidade do ar nos ambientes internos Adequada renovação de ar; Remover as impurezas eventualmente existentes; Retirar a carga térmica absorvida pelas construções em decorrência da exposição do edifício a radiação solar; Retirar a carga térmica dos ganhos térmicos produzidos no interior das edificações, devido a presença dos usuários, existência de equipamentos elétricos, de iluminação artificial, etc.; * Nesses casos, altas taxas deventilação podem propiciar Temperaturas internas muito próximas das externas. Trocas de calor por convecção, que ocorrem quando o fluxo de ar entra em contato com o corpo humano; Efeito refrescante provocado pela evaporação do suor da pele. * O resfriamento fisiológico é muito importante em regiões com elevada umidade do ar, pois a pele úmida é, frequentemente, apontada como a principal causa do desconforto. Desempenho térmico das edificações 2ª Ventilação para resfriamento das edificações: 3ª Ventilação para resfriamento dos usuários: Em locais onde o vento possui direção estável e velocidade acima de 3,00 m/s, a ventilação proporcionada pela força do vento é a estratégica de refrigeração mais simples e eficiente. Quando o resfriamento por ventilação for empregado, é sensato prever algum esquema de ventilação mecânica para fazer frente ao períodos de calmaria. Eles serão usados esporadicamente e seu baixo consumo de energia propicia um sistema auxiliar altamente eficiente para complementar os processos de resfriamento passivo. Quando a ventilação for indesejável nos períodos de inverno, também deveremos pensar em usar esse tipo de esquema de ventilação mecânica. Desempenho térmico das edificações Não basta analisar a ação dos ventos baseando o estudo somente nas normas técnicas ou nas cartas de vento ou gráficos levantados com o emprego de anemômetros. Existem condicionantes locais como áreas abertas ou fechadas, prédios altos, revestimentos térmicos, espelhos d'água, praças arborizadas, avenidas em fundo de vale e outros fatores topográficos que canalizam, conduzem e condicionam o vento em determinadas direções. A influência do isolamento térmico das roupas e das taxas de metabolismo humano também estão relacionadas no conforto térmico dos usuários. Nos climas quentes: roupas mais leves, porque permite uma maior intensidade das trocas de calor por convecção entre o vento e o corpo humano. A zona de conforto térmico humano pode também ser influenciada pela aclimatização: Diferentes combinações de velocidade do ar, temperatura, umidade e radiação produzem um conjunto de condições agradáveis que são usadas para definir onde ocorrem sensações térmicas identificadas como confortáveis. Desempenho térmico das edificações Conforto e vestuário: Para uma mesma combinação de temperatura do ar e umidade relativa, as zonas de conforto, podem ser ampliadas em função do aumento na velocidade do ar. http://defesacaxias.blogspot.com.br/2011/12/acao-do-vento-nas-edificacoes.html Geralmente a ventilação cruzada é estabelecida já a partir do projeto arquitetônico do imóvel. Ela consiste no posicionamento dos vãos seguindo a direção do vento predominante, de forma que o ar entre por uma janela e saia por outra imediatamente oposta. Esse sistema pode ser feito tanto de forma horizontal quanto vertical. http://www.fazfacil.com.br/reforma-construcao/projeto-construcao-ventilacao/ Ventilação cruzada (horizontal) Já no esquema abaixo está ilustrada a ventilação cruzada vertical. O ar entra tanto pelos vãos do pavimento térreo quanto do pavimento superior, promovendo uma boa ventilação. Veja como você pode promover correntes de ar de um pavimento para o outro. A escada e o lanternim funcionam como condicionadores para o efeito chaminé, que consiste em posicionar aberturas junto ao telhado por onde o ar quente sai, possibilitando uma melhor circulação do ar frio dentro do ambiente. Ventilação cruzada (vertical) http://150.162.76.139/aplicacao/30/ As janelas devem direcionar o fluxo de ar através da área de trabalho. O fluxo de ar interno será determinado pela posição das aberturas de entrada com relação ao exterior e das aberturas de saída com relação a corrente de ar interna. Se o vento é obrigado a mudar de direção dentro do ambiente uma maior parcela do ambiente será ventilada. Ventilação cruzada (janelas) Formas simples retangulares, típicas de residências, apresentam melhor aproveitamento da ventilação natural orientando as maiores fachadas perpendicularmente ao fluxo de ar predominante de verão. Ventilação cruzada (volumetria) Uma forma estreita e alongada é ideal para favorecer a ventilação natural a uma maior parcela dos ambientes da edificação. Uma maior área de fachada representará uma maior obstrução aos ventos provocando uma maior pressão sobre a estrutura e melhor movimento do ar através da edificação. Ventilação cruzada (volumetria) Uma planta quadrada é favorável para condições em que não há registro dos fluxos predominantes dos ventos, uma vez que ela permite uma ventilação eficiente nos dois eixos, localizando as janelas de forma que as aberturas existam nos lados frontais e opostos aos ventos. É possível usar forma e orientação da própria edificação para interceptar e desviar o fluxo de ar para o interior da edificação, quando a direção predominante é conhecida. Uma planta em L será eficiente para represar os ventos. Uma estratégia tradicional para maximizar a ventilação é elevar o edifício para expô-lo a maiores velocidades do ar, uma vez que aumenta a exposição das superfícies aos ventos. Janelas maiores sempre aumentam a possibilidade de promover mais a circulação de vento na casa. Para ter mais privacidade escolha modelos de janelas com uma “bandeira” superior Nesse caso, o ideal é escolher modelos de janela com bandeira superior (basculante): assim mantem-se a renovação de ar dentro de casa. A bandeira pode ser com abertura opcional, como na foto ao lado, ou em veneziana. Dessa forma, a circulação ocorre pelo vão proporcionado pela bandeira, evitando as rajadas de vento que podem ocorre com a janela totalmente aberta. Portas com bandeiras ou aberturas de ventilação também ajudam E lembre-se: para garantir a eficiência de um bom sistema de ventilação, é necessário aplicar soluções que minimizem a incidência sol. Desempenho térmico das edificações Desempenho térmico das edificações A forma de abrir das janelas também é influente sobre o volume do fluxo de ar. Em relação ao fluxo de ar existem 2 tipos de esquadrias operáveis de janela: 1- pivotantes e dobráveis, que provocam o redirecionamento da corrente de ar de entrada; 2- de correr e duplo deslizamento, que operam no plano da parede e por isso não redirecionam o ar de entrada. A capacidade de rotação de janelas pivotantes pode ser usada para direcionar as correntes de ar. As janelas de pivôs horizontais apresentam uma maior capacidade de ventilação. Porém são inadequadas em edificações de múltiplos andares, pois o ar aquecido na fachada que se eleva pela superfície pode ser desviado para o interior dos ambientes. As janelas pivotantes verticais apresentam uma capacidade de ventilação menor, mas podem ser apropriadas em faces paralelas a direção dos ventos, atuando na sua captação e redirecionamento. As condições do micro clima local podem ser fortemente influenciadas pela existência de obstruções naturais ou edificadas, como a própria topografia local, a vegetação e edifícios circunvizinhos. Estas obstruções podem provocar alterações nas direções predominantes e velocidade dos ventos interceptados pela edificação. Desempenho térmico das edificações Sítio e orientação Sítio e orientação Desempenho térmico das edificações No meio urbano a velocidade dos ventos pode ser reduzida em menos da metade em relação a velocidade do ar do entorno, embora ruas estreitas e edifícios altos possam provocar efeitos de afunilamento duplicando a velocidade dos ventos. Fortes turbulências podem acontecer no lado oposto às obstruções (edificações). Os edifícios devem ser situados onde as obstruções aos ventos de verão são mínimas. No alto de morros a edificação tem exposição máxima aos ventos. Esta localização porém a torna vulnerável aos ventos de inverno. A lateralde morros e encostas é uma localização mais vantajosa onde o ar fresco flui morro abaixo ao longo das encostas criando brisas que pode ser No inverno, cercas, muros e estruturas adjacentes ou elementos de vegetação podem ser utilizados como quebra-vento, se localizados como obstáculos aos ventos predominantes locais de inverno. Quanto mais alta a barreira, maior o comprimento da chamada sombra de vento no sentido vertical. É preferível que as barreiras criadas contra os ventos sejam permeáveis (árvores, arbustos, muros vazados, cobogós) para impedir o efeito indesejável de turbulências no lado da barreira oposto aos ventos, funcionando como redutores de velocidade. Desempenho térmico das edificações Quebra - vento Desempenho térmico das edificações Aumentando o diferencial de pressão Quando as aberturas não podem ser orientadas diretamente para os ventos dominantes é possível criar zonas de pressão positiva e negativa através do projeto de elementos externos, incluindo o próprio paisagismo do entorno e projeções de parede, para induzir a ventilação através das janelas paralelas às direções dos ventos. Se depois de entrar pela janela o fluxo de ar é imediatamente direcionado para o teto, a brisa trará pequeno conforto para os ocupantes. Para proporcionar a circulação do fluxo de ar no ambiente na altura dos ocupantes, podem ser utilizadas projeções externas horizontais para desviar a corrente de ar. É preferível que as projeções horizontais externas sejam afastadas em alguns centímetros da fachada para não impedir a circulação do ar e a liberação do ar quente. A capacidade do efeito chaminé de promover a ventilação também depende muito de como livremente o ar pode subir. Muitas divisórias irão atrapalhar o fluxo, espaços de estúdio e paredes rebaixadas permitem fluxo livre. Interiores convencionais podem ser adaptados para promover o fluxo ascendente irrestrito através da localização de aberturas superiores em área central que sirva como condutor de ventilação vertical, como shafts internos com abertura zenital combinada a ventilação. É possível aproveitar para isso a caixa de escada ou outro elemento vertical. Devido a exigências do código de segurança essa estratégia não pode ser utilizada através de caixas de escada de incêndio. Grades no piso de corredores podem servir para permitir o fluxo ascendente Desempenho térmico das edificações Efeito Chaminé - Fluxo interno Desempenho térmico das edificações Efeito Chaminé - Fluxo interno Desempenho térmico das edificações Efeito Chaminé - Fluxo acelerado Para acelerar o fluxo de ar é possível utilizar no lado norte da parte superior da chaminé de ventilação uma superfície envidraçada. Com a incidência direta da radiação solar o ar que sai pela chaminé terá sua temperatura elevada ampliando a diferença de temperatura, acelerando o fluxo de ar ascendente e consequentemente o efeito de sucção nas entradas inferiores, potencializando a renovação de ar e exaustão do ar aquecido. A chaminé deve ser isolada do espaço ocupado evitando a incidência de radiação direta no interior do espaço. Uma variação da Torre de Resfriamento faz a utilização de elementos de refrigeração evaporativa no alto da torre para reduzir a temperatura do ar, tornando-o mais denso e aumentando a pressão. São as chamadas torres de refrigeração evaporativa por fluxo descendente, utilizadas para fornecer ar frio sem a necessidade de ventiladores e vento. Se forem projetadas com saídas de ar na parte superior elas podem ser usadas para ventilação por efeito chaminé durante aqueles períodos em que o ar exterior estiver a uma temperatura inferior a interna. Desempenho térmico das edificações Torres de resfriamento evaporativo O pátio interno funciona como principal fonte de ventilação e iluminação natural em algumas regiões de acordo com o clima ou condições de implantação e urbanização. Um projeto incorreto pode causar uma elevação da temperatura e também prejudicar a ventilação dos ambientes voltados para ele. Em um pátio interno, a ventilação depende principalmente da proporção entre a altura da edificação e a largura do pátio em uma seção normal ao vento. Quando o pátio é orientado na direção nos ventos dominantes e a razão altura pela largura é menor que 0,5 acontecem algumas zonas de turbulência relativamente pequenas com fluxo livre através da maior parte do espaço. A orientação do pátio 45° em relação aos ventos predominantes é ideal para ventilação no pátio e ventilação cruzada dos ambientes internos. Desempenho térmico das edificações Ventilação em Pátios Internos Pisos cerâmicos não esmaltados são ideais. Aumentar a espessura do piso de capacidade térmica favorável ampliará ainda mais a capacidade térmica e o atraso térmico. A integração com a terra fornece uma estabilidade térmica adicional. O piso em contato direto com o solo (contato condutivo) amplia sua capacidade devido à alta capacidade térmica da terra, que age como um absorvedor de calor durante todo o ano. A quantidade de calor transferida pode ser aumentada maximizando a área de superfície exposta em contato com a terra. Não se deve cobrir o piso de alta inércia com materiais isolantes como carpetes, tapetes e madeira. Desempenho térmico das edificações Piso - Ventilação noturna O potencial de resfriamento do solo pode ser explorado através de tubos enterrados conectados ao ambiente interno. Para resfriamento, o uso dos tubos enterrados pode proporcionar o controle e o amortecimento das oscilações de temperatura diárias. O ar que passa pelo tubo apresenta uma redução de temperatura em relação ao ar externo, proporcionando uma redução da temperatura do ar que sai do tubo mantendo-a dentro dos limites de conforto. Pode ser utilizada em ambientes com altas taxas de ventilação, quando a temperatura do ar está abaixo do limite de conforto. A ocorrência de condensação no interior do tubo pode ser prevenida através do seu isolamento e de sistema de ventilação forçada. O amortecimento das oscilações diárias (15% de oscilação residual) pode ser conseguido com cerca de 20 cm de terra ao redor dos tubos, se estiverem sob a edificação, com uma distância entre os tubos de aproximadamente 40 cm, considerando um solo homogêneo. A superfície de troca (m²), ou seja, o comprimento dos tubos pela taxa do fluxo de ar (m³/h) deve ser de aproximadamente 1/10. Desempenho térmico das edificações Tubos enterrados (Ar) Desempenho térmico das edificações Tubos enterrados (Ar) Desempenho térmico das edificações Parede com isolante térmico externo e Ventilação Noturna Materiais cerâmicos não esmaltados são ideais. Os materiais reciclados tais como o concreto, o cascalho ou tijolos de reuso podem ser utilizados. O sombreamento e a aplicação do isolamento externo das paredes de maior inércia são recomendáveis para redução dos ganhos solares. Os níveis de isolamento requeridos dependerão do clima e da orientação solar da parede. Aumentar a espessura das paredes amplia a capacidade térmica e o atraso térmico. As paredes de maior massa térmica devem ser deixadas expostas internamente para permitir que interajam com o interior da casa, absorvendo o excesso de calor interno. Não devem ser cobertas internamente com materiais isolantes térmicos, como papéis de parede emborrachados, etc. Desempenho térmico das edificações O uso de vegetação trepadeira pode atuar como um isolante natural da parede, diminuindo os ganhos solares e reduzindo as temperaturas superficiais externas pela evaporação da água presente na camada de vegetação. No inverno o limite da camada criada com vegetação funciona como isolamento que restringe as perdas térmicas. As paredes de maior inércia térmica devem estar expostas às brisas noturnas principalmente no verão quando as amplitudes térmicas diminuem. É recomendável que nas paredes voltadas para norte a vegetação seja intermitentecom eliminação de folhas no inverno, permitindo a incidência de radiação solar direta. Parede verde Materiais cerâmicos não esmaltados são ideais. Podem ser utilizados materiais tais como o concreto, o cascalho ou tijolos de reuso para agregar inércia ao componente. As coberturas pesadas e bem sombreadas em regiões de clima seco são ideais. Ela estoca o calor interno absorvido durante o dia na cobertura e devido a grande diferença de temperatura resultante em relação à temperatura do céu, ocorrem altas taxas de resfriamento noturno com a transferência de calor radiante. O sistema ideal de uso da estratégia de resfriamento radiante indireto é conseguido com o uso de sistema móvel de isolamento térmico ou proteção solar sobre a cobertura. Assim, consegue-se o máximo resfriamento noturno com isolamento dos ganhos solares diurnos. Pode ser aplicada a pátios externos, e terraços de descanso sobre o teto. Desempenho térmico das edificações Resfriamento radiante noturno A superfície da cobertura recebe alta incidência de radiação solar direta, portanto, é responsável por um grande percentual dos ganhos de calor da edificação, principalmente em edificações residenciais. A utilização de tanque de água na cobertura amplia sua capacidade térmica, evitando ganhos excessivos de calor no período diurno. O uso de proteções solares sobre o tanque de água e sua exposição aos ventos proporciona resfriamento pela evaporação da água e reduz os ganhos de calor na cobertura. É necessário ventilar o espaço interno no período noturno para acelerar o processo de eliminação da energia térmica armazenada. Utilizando uma proteção solar móvel sobre o tanque de água é possível proporcionar o resfriamento radiante do tanque no período noturno, facilitando as perdas para o céu noturno diretamente acima que está mais frio.. É importante considerar fatores como o crescimento de algas e outras formas de vida. Desempenho térmico das edificações Tanque de água na cobertura Desempenho térmico das edificações Materiais cerâmicos não esmaltados são ideais. Os materiais reciclados tais como o concreto, o cascalho ou tijolos de reuso podem ser utilizados. Aplicar componentes de elevada inércia térmica em todo o envelope do edifício (paredes, piso e cobertura). O envelope de elevada inércia auxiliará na redução das flutuações térmicas diárias, onde o calor armazenado durante o dia é reirradiado como energia térmica à noite. Quanto maior a inércia mais tempo o calor armazenado levará para ser liberado, ou seja, mais tarde da noite, quando as temperaturas são mais baixas. Para tanto é necessário que a edificação seja fechada durante o dia para minimizar a entrada de calor, mantendo o interior fresco durante o dia. Este tipo de edificação deve apresentar número e dimensão reduzida de aberturas (portas e janelas) que são elementos de menor resistência térmica. Envelope de alta inércia térmica Árvores e arbustos podem ser usados para canalizar o ar através da estrutura e também podem ser utilizados para acelerar a velocidade do ar através de corredores de vento. A vegetação no exterior da casa também pode direcionar o ar para dentro da estrutura. Cercas, muros e estruturas adjacentes também podem criar represas que ampliam a pressão do fluxo de entrada. Desempenho térmico das edificações Captação com uso da vegetação Em muitos casos não é possível localizar as janelas de entrada e saída de ar em zonas de pressão oposta. Esse é um caso comum em edifícios de escritório que geralmente são muito compartimentados ou edifícios com unidades em faces opostas. Quando o ambiente apresenta janelas somente em uma das paredes externas, sujeita a uma mesma pressão, vai ocorrer pouca circulação de ar. Nesse caso, é possível criar diferenças localizadas de pressão através de anteparos e aletas externas. Desempenho térmico das edificações Aberturas em apenas uma face Onde as brisas dominantes forem paralelas ou obliquas a fachada com janelas, zonas de relativa baixa e alta pressão podem ser artificialmente produzidas, induzidas através de aletas verticais colocadas em lados adjacentes ou opostos das janelas, para tomada e saída do ar. Porém, se as brisas dominantes forem perpendiculares as aberturas o efeito da colocação de anteparos limita-se às janelas no lado de pressão positiva e não tem efeito algum se colocadas no lado de pressão negativa. Desempenho térmico das edificações Desempenho térmico das edificações Cobertura e parede ventilada A ventilação da cobertura e paredes externas é uma técnica favorável para redução dos ganhos de calor, que reduz sensivelmente a transferência de calor aos ambientes internos. No caso da cobertura é possível determinar aberturas nas laterais entre a cobertura e o forro, no eixo dos ventos predominantes. Também podem ser projetadas aberturas de entrada na base e exaustores eólicos ou saídas zenitais localizadas o mais próximo possível da cumeeira. Se a saída zenital for de somente uma abertura esta deve estar voltada para o lado oposto aos ventos. No caso de paredes, quando uma parede leve com câmara de ar interna é exposta ao sol, a coluna de ar aquecida tende a subir por convecção natural. Se aberturas são colocadas tanto na base quanto em cima a parede vai ventilar ela mesma, liberando o excesso de ganho de calor. Desempenho térmico das edificações Em alguns casos para evitar que os ventos cruzem o coletor é necessário colocar separações verticais no interior do coletor junto ao cume, e estas devem descer até o nível das aberturas de saída para evitar que os ventos percorram uma direção menor em direção ao outro lado da torre. Durante o dia elas funcionam como coletoras dos ventos e à noite, o processo é invertido e ela passa a funcionar como uma chaminé para exalar o ar do quarto. Torres de vento Se refere aos casos em que uma edificação de elevada capacidade térmica é ventilada somente à noite e as aberturas são fechadas durante o dia. Dessa maneira o edifício é resfriado por convecção durante a noite e é capaz de absorver a penetração do calor no edifício durante o dia com somente uma pequena elevação da temperatura interna. Desempenho térmico das edificações Ventilação Noturna Para edifícios de elevada inércia térmica, bem isolados e sombreados, fechados durante o dia e ventilados somente à noite, é possível, de acordo com GIVONI (1992), uma queda no pico de temperatura interna abaixo do pico externo em cerca de 45-55%. Em edifícios de pouca inércia térmica não há melhoria das condições de conforto diurnas com a ventilação noturna. Esta estratégia é favorável nos climas quentes e secos onde há uma variação grande da temperatura do dia para a noite. Estão mais protegidas da radiação solar e apresentam uma massa térmica adicional através da integração com a terra para estabilizar temperaturas de ar internas, uma vez que a massa térmica da terra diminui e atrasa as flutuações de temperatura do ciclo anual de temperatura. A temperatura do solo apresenta variações anuais de acordo com a profundidade. Abaixo de 46 cm a 61 cm, as flutuações diárias de temperatura são minimizadas (WATSON e LABS, 1983). Desempenho térmico das edificações Edificação semi-enterrada Com exceção de regiões de clima frio e inverno rigoroso quando a temperatura do solo é geralmente baixa, é recomendável que a parede seja isolada até 0,91 a 1,83m abaixo do nível do solo (WATSON e LABS, 1983). Abaixo dessa profundidade a resistência adicional do solo é suficiente para substituir o trabalho do próprio isolante. No inverno a perda de calor diminui devido à diminuição da diferença de temperatura e no verão essa perda é desejável. Somente se a umidade é bastante elevada a condensação torna-se um problema potencial nesse caso, o isolamento é desejável. Desempenho térmico das edificações Edificação semi-enterrada É necessárioque o projetista incorpore a estratégia sem sacrificar a possibilidade de utilizar a ventilação natural. Visando explorar o potencial de resfriamento do solo podem ser utilizados tubos enterrados preenchidos com água. A temperatura da água apresenta uma amortização em relação à temperatura do ar externo e é utilizada para resfriamento do ar interno, através da passagem do tubo de água por trocador de calor água/ar no interior da edificação. O ar ambiente é forçado através do trocador de calor e reduz sua temperatura ao entrar em contato com a tubulação de água a uma temperatura inferior. Desempenho térmico das edificações Tubos de água enterrados Nesse caso, utilizasse uma única tubulação, hidráulica de 25 mm, acomodada em um circuito contínuo sob a edificação, a saída da tubulação passará pelo trocador de calor. A circulação da água pelo tubo deve ser forçada por bomba centrífuga simples. Desempenho térmico das edificações Tubos de água enterrados A água apesar de ser menos densa do que o tijolo apresenta uma maior capacidade de armazenamento de calor por unidade de volume, com uma capacidade térmica pelo menos duas vezes maior que os materiais comuns de alvenaria. Desempenho térmico das edificações Paredes de água com isolante externo O material dos recipientes de armazenagem da água não pode ser isolante térmico. Pode ser armazenada em recipientes tais como tambores, containers, colunas verticais e até garrafas. O sombreamento e o isolamento externo são recomendáveis para redução dos ganhos solares. A água também apresenta a vantagem que as correntes de convecção distribuem o calor mais uniformemente através do meio. As paredes de maior inércia térmica devem estar expostas às brisas noturnas principalmente no verão quando as amplitudes térmicas diminuem. A ventilação noturna pode ser obtida com o uso de insufladores e exaustores de ar, no caso de não haver presença de ventos no período noturno. Desempenho térmico das edificações Paredes de água com isolante externo Desempenho térmico das edificações Componentes internos sem exposição ao sol Localizar os elementos de maior inércia térmica no interior da edificação. Para reduzir ou eliminar a exposição à radiação solar direta, tornando a massa de maior inércia como elemento para absorção do calor interno. Este elemento deve estar exposto as brisas noturnas principalmente no verão quando as amplitudes térmicas diminuem. A exposição destas paredes a fontes de resfriamento, tais como refrigeradores evaporativos, é favorável a redução de suas temperaturas superficiais, potencializando a absorção de calor interno. Nesse caso o envelope da edificação não precisa ser de elevada inércia mas é recomendável que seja bem sombreado e isolado externamente. Desempenho térmico das edificações A transferência por radiação vai ser função da área e do ângulo das superfícies vistas pelo corpo de água. Um volume de água mantido em um recipiente vertical e sombreado ampliará o resfriamento radiante das paredes. O material dos recipientes de armazenagem da água não pode ser isolante térmico. É também processo de resfriamento evaporativo. Aquários ou piscinas internas sem exposição ao sol . Desempenho térmico das edificações Teto Jardim O teto jardim é um sistema que fornece benefícios tanto no verão quanto no inverno. A vegetação intercepta a maior parte da radiação recebida pela camada de terra da cobertura e recebe um ganho de calor muito menor do que de uma cobertura convencional. O projeto de tetos-jardim deve abranger sistema de impermeabilização. Além disso, em uma cobertura vegetal bem irrigada ocorre uma dissipação de calor através do fenômeno de resfriamento evaporativo durante o verão. A camada de terra em consequência recebe um ganho de calor bastante reduzido.
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