U1S2 - FUNDAMENTOS INTRODUTÓRIOS - ENTRE O HOMEM E O MEIO

Prévia do material em texto

EQUILIBRIO TÉRMICO ENTRE O HOMEM E O MEIO
conforto térmico de um ambiente pode ser definido como a
sensação de bem-estar experimentada por uma e/ou pela
maioria das pessoas. Está relacionada com a interação de calor
entre o corpo humano e o ambiente (sensação quente e frio).
Conforto térmico
IM
PO
R
TÂ
N
C
IA
Fatores pelos quais os estudos de conforto térmico são
importantes:
1.A satisfação do homem permitindo-lhe se sentir
termicamente confortável
2. A performance humana: As atividades intelectuais,
manuais e perceptivas, geralmente apresentam um
melhor rendimento quando realizadas em conforto
térmico
3.A conservação de energia: Ao conhecer as condições
e os parâmetros relativos ao conforto térmico dos
ocupantes do ambiente, evitam-se desperdícios com
aquecimento e refrigeração, muitas vezes
desnecessários.
IN
TR
O
D
U
Ç
Ã
O
A insatisfação com o ambiente térmico pode ser causada pela 
sensação de desconforto por calor ou frio quando o balanço 
térmico não é estável, ou seja, quando há diferenças entre o 
calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o ambiente.
IN
TR
O
D
U
Ç
Ã
O
Neutralidade térmica: Estado físico no qual todo o calor gerado
pelo organismo através do metabolismo é trocado na mesma
proporção com o ambiente ao redor, não havendo nem acúmulo
de calor, nem perda excessiva do mesmo, mantendo a
temperatura corporal constante
V
A
R
IA
V
ÉI
S Humanas
Ambientais
Outras 
Medição
As variáveis de conforto térmico estão
divididas em humanas e ambientais. Além
disso, são considerados outros fatores de
influência
Equilíbrio térmico entre homem e meio
❑ O homem é homeotérmico, ou seja possui a temperatura
corporal interna constante, independente das variações
da temperatura do meio externo.
❑ Quando ocorre um desconforto relacionado á
temperatura externa o corpo aciona os sistemas
termorreguladores que trabalham na tentativa de
manter a temperatura corporal, que varia de 36,1°C a
37,2°C.
M
EC
A
N
IS
M
O
S 
TE
R
M
O
-R
EG
U
LA
D
O
RE
S
Humanas
Ambientais
Outras 
Medição
Os mecanismos 
termorreguladores 
são ativados 
quando as 
condições térmicas 
do meio 
ultrapassam certas 
faixas de frio ou 
calor. 
Frio: Evitar perdas térmicas do corpo e aumentar a produção 
interna de calor. 
É o processo que ocorre quando os músculos lisos das paredes dos vasos sanguíneos se contraem e também está relacionado com a
manutenção e regulação da temperatura corporal, evitando que o corpo perca calor para o meio exterior.
Mecanismos instintivos e culturais para proteção do frio 
Calor: Incrementar as perdas térmicas do corpo e reduzir a 
produção interna de calor 
Mecanismo instintivos e culturais para proteção contra o 
calor 
Reação ao calor - evaporação
Mecanismos de
Termorregulação
Reação ao frio - arrepioTrocas Térmicas
Variáveis Humanas
Cada indivíduo possui uma temperatura corporal neutra, na qual 
não precisa utilizar seus mecanismos de termorreguladores (isto é, 
aquela em não precisa sentir mais frio, nem mais calor no ambiente – situação de neutralidade 
térmica).
Equilíbrio térmico entre homem e meio
Variáveis humanas e ambientais de trocas térmicas
• Metabolismo
• Evaporação
• Condução
• Convecção
• Radiação
A quantidade de calor liberado pelo organismo ocorre em função da 
atividade desenvolvida. Este calor será dissipado através de 
mecanismos de trocas térmicas entre o corpo e o ambiente envolvendo: 
Se o balanço de todas as trocas de calor a que está submetido o corpo for nulo e a 
temperatura da pele e suor estiverem dentro de certos limites, pode-se dizer que o homem 
sente Conforto Térmico
Variáveis Humanas
 Atividade exercida, que
consequentemente gera calor
(medida em MET).
 resistência térmica oferecida
pela vestimenta (medida em
CLO).
Atividade Vestimenta
V
A
R
IA
V
ÉI
S
Através do metabolismo o organismo adquire energia a partir de 
elementos combustíveis orgânicos. A quantidade de energia 
liberada depende da quantidade de atividade muscular (Quanto 
maior a atividade física, maior o metabolismo 
MET: unidade utilizada para descrever a energia produzida por unidade de área de uma 
pessoa em repouso (1 MET = 58W/m²) 
V
A
R
IA
V
ÉI
S
A vestimenta impõe uma resistência térmica entre o corpo e o 
meio, representando uma barreira para as trocas de calor por 
convecção 
CLO: Unidade de medição da resistência térmica da roupa. (1 clo = 0.155m²°C/W) 
U = M – W + C + R – E – RE
Radiação (R)
Trabalho (W)
Convecção (C)
Evaporação (E)
Respiração (RE)
Metabolismo (M)
Variação de energia com o tempo (U)
Balanço térmico no corpo humano
A vestimenta adequada será função da temperatura
média 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 indivíduo.
A vestimenta reduz o ganho de calor relativo à radiação
solar direta, as perdas em condições de baixo teor de
umidade e o efeito refrigerador do suor. Reduz, ainda, a
sensibilidade do corpo às variações de temperatura e de
velocidade do ar. Sua resistência térmica depende do tipo
de tecido, da fibra e do ajuste ao corpo, devendo ser
medida através das trocas secas relativas de quem a usa.
V
A
R
IA
V
ÉI
S
V
A
R
IÁ
V
EI
S 
D
E 
C
O
N
FO
RT
O
 A
M
BI
EN
TA
IS
O corpo humano
não sente a
temperatura de
um quarto, mas
sente a perda ou
ganho de energia
do corpo no
espaço
As condições do ambiente relacionadas 
com o conforto são:
A influencia dos quatro parâmetros na perda ou ganho de 
energia não é igual, sendo que a temperatura do ar e 
temperatura radiante média tem a maior importância. Porem 
não é suficiente medir só um deles.
❑temperatura do ar; 
❑temperatura radiante média 
do meio;
❑Umidade relativa do ar, 
❑velocidade e troca de ar;
❑incidência da radiação solar 
nos elementos construtivos e 
nas pessoas.
Variáveis Ambientais
Os parâmetros mais importantes que influenciam na avaliação do conforto
térmico de um ambiente são:
EQUIPAMENTOS 
V
A
R
IÁ
V
EI
S 
D
E 
C
O
N
FO
RT
O
 O
U
TR
O
S
• Idade 
• Raça 
• Hábitos
alimentares 
• Altura 
• Sexo 
ENTÃO, TEMOS QUE O CONFORTO É MEDIDO EM 
ESCALA. FANGER (VME)
<http://comfort.cbe.berkeley.edu/>
Fonte: adaptada de Hoyt et al. (2017, [s.p.]).
Após o preenchimento, o valor do Voto Médio Estimado (ou PMV)
é automaticamente calculado. O PMV é dado no canto superior
direito da página, contornado em vermelho na Figura acima
.Nesse caso, o PMV é de -2,31, o que significa a sensação térmica
frio.
O principio da teoria adaptativa estabelece que ao ocorrer uma
mudança de temperatura que produz desconforto, as pessoas
reagem de maneira a tentar restaurar seu conforto.
Método Adaptativo
Três categorias de adaptação:
1. Ajustes Comportamentais: Modificações conscientes ou
inconscientes - Ajustes pessoais: roupa, atividade, postura; -
Ajustes Tecnológicos ou Ambientais: Fechar/Abrir janelas, ligar o
ventilador;
2. Ajustes Fisiológicos: Mudanças nas respostas fisiológicas -
Adaptações genéticas: herança genética de um indivíduo ou
grupo de pessoas; - Aclimatação: mudanças inerentes ao
sistema termorregulador;
3. Ajustes Psicológicos: Percepções e reações das informações
sensoriais - Habituação, exposição repetitiva ou crônica, que
conduz a uma diminuição da intensidade da sensação evocada
anteriormente.
Método Adaptativo
Método Adaptativo
Escalas climáticas 
• Para fazer um análise clara e organizada do clima, ela pode ser 
dividida em três escalas distintas, porém indissociáveis. 
Conforto térmico
ARQUITETURA E O CLIMA
macroclima mesoclima microclima 
•Macroclima: Descreve as características gerais de uma região em
termos de sol, nuvens, temperatura, ventos, umidade e precipitações;
porém pode não ser conveniente para descrever as condições do
entorno imediato do edifício.
Conforto térmico
ARQUITETURA E O CLIMA
•Mesoclima: Refere-se a áreas maIs pequenas do que as
consideradas no macroclima. Aqui as condições locais de clima sãomodificadas por variáveis como a vegetação, a topografia, o tipo de solo e
a presença de obstáculos naturais ou artificiais.
Conforto térmico
ARQUITETURA E O CLIMA
litoral campo florestas 
vales cidades montanhas 
•Microclima: É a escala mais próxima ao nível da edificação,
podendo ser concebido e alterado pelo arquiteto. As particularidades
climáticas do local podem representar benefícios ou dificuldades
adicionais, que podem não estar sendo consideradas nas escala do
macro e meso climáticas
Conforto térmico
ARQUITETURA E O CLIMA
A radiação solar é uma onda eletromagnética que tem origem nos raios solares,
não precisando de matéria para se propagar, ou seja, a radiação se propaga no
vácuo (no espaço) e na matéria (por exemplo, ar) quando entra na atmosfera
terrestre.
SOL – FONTE DE ENERGIA
Normalização de conforto 
• ISO 7730 – 2005: Determinação e Interpretação analítica de conforto 
térmico usando o cálculo do índices de PMV e PPD e critérios de 
conforto térmico local. 
• ISO 7726 – 1998: Instrumentos para Medição de quantidades físicas
• ASHRAE Standard 55 – 2004: Condições Ambientais Térmicas para 
ocupação Humana 
• ISO 7243 – 1989: Ambientes Quentes – Estimativa de estresse térmico 
em trabalhadores, baseado no índice IBUTG
• ISO 11079 – 2007: Determinação e Interpretação do estresse térmico 
por frio, utilizando isolamento requerido de vestimenta (IREQ).
• ISO 8996 – 2004: Ergonomia – Determinação da produção de calor 
metabólico. 
• ISO 9920 – 2007: Ergonomia de Ambientes Térmicos – Estimativa de 
isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupa.
• NR 15: Limites de Tolerância para Exposição ao Calor. Ministério do 
Trabalho. 
As variáveis climáticas são medidas em estações climáticas e
representam uma média mensal de registros de vários anos.
Esses arquivos são chamados de normais climatológicas, as
variáveis registradas diferem de estação para estação,
podemos apontar como as principais: a temperatura do ar,
umidade relativa do ar, velocidade do ar, direção dos ventos,
precipitação, nebulosidade e horas de sol.
Normais climatológicas
Normais climatológicas
A análise do clima de uma cidade pode ser feita de muitas
maneiras a fim de identificar as exigências locais relativas ao
conforto térmico. Entre elas, podemos citar: o uso de programas
específicos, como: o Climate Consultant (MILNE, 2016) e
Analysis Bio (LABEE, 2014); além desses, também é possível
utilizar as normas vigentes (no caso do Brasil, a ABNT NBR
15220/2005); ou alguns métodos manuais de análise climática
(Planilha de Mahoney e Carta de Givoni – Figura abaixo).
Normais climatológicas
Carta de Givoni
Normais climatológicas
Carta de Givoni
• A – zona de aquecimento artificial
(calefação);
• B – zona de aquecimento solar da
edificação;
• C – zona de massa térmica para
aquecimento;
• D – zona de conforto térmico
(baixa umidade);
• E – zona conforto térmico pleno;
• F – zona de desumidificação
(renovação de ar);• G + H – zona de resfriamento
evaporativo;
• H + I – zona de massa térmica de
refrigeração;
• I + J – zona de ventilação;
• K – zona de refrigeração artificial;
• L – zona de umidificação do ar.
Principais trocas térmicas entre o homem e a 
construção:
• Trocas térmicas úmidas (mudança de estado de 
agregação): 
evaporação 
condensação.
• Trocas térmicas secas (envolvem diferença de 
temperaturas):
radiação,
condução 
convecção.
Trocas Térmicas
EVAPORAÇÃO 
• Troca térmica que envolve mudança de fase do 
estado líquido para o estado gasoso. 
• Durante a evaporação do líquido, é “roubado” calor 
do corpo. 
Ex: o suor do corpo que se transforma em vapor d’água. 
Trocas Térmicas - Úmidas
CONDENSAÇÃO 
• É a troca térmica decorrente da mudança do estado 
gasoso do vapor d’água contido no ar para o estado 
líquido (é o chamado “ponto de orvalho”). 
Ex: a umidade excessiva no ar que se precipita e forma 
gotas de chuva.
Trocas Térmicas - Úmidas
R – trocas por radiação
C – trocas por condução
Cv – trocas por convecção
Trocas Térmicas – Secas 
RADIAÇÃO
Acontecem entre dois corpos que não se tocam, que
estejam em temperaturas distintas, na forma de cessão de
calor do mais quente para o menos quente, até que ambos
estejam na mesma temperatura.
40°C
20°C
30°C
30°C
A capacidade de um elemento de absorver a radiação solar
varia de material para material.
Ocorrem entre o Sol e
a construção, entre a
abóbada celeste e a
construção, entre o
corpo e as paredes,
entre as faces
internas das paredes.
Exemplo: Lareira
R
R
Trocas por radiação
Principais locais de trocas por radiação na construção: 
• Fachadas
• Coberturas
A incidência solar direta no interior das edificações também
geram o ganho de calor interno.
Trocas por radiação
A radiação incidente terá uma parcela refletida e outra absorvida.
CONDUÇÃO
A transmissão de calor por CONDUÇÃO ocorre quando dois corpos,
com temperaturas diferentes, estão em contato por causa da
diferença de temperatura entre eles, haverá transferência de calor do
mais quente para o mais frio. O mais quente esfria e o mais frio
esquenta até que os dois atinjam uma mesma temperatura.
TEMPERATURA DE EQUILIBRIO
C – trocas por condução, contato entre o corpo
e toda superfície em que ele toca, e também
através das paredes.
A escolha dos materiais das paredes externas e coberturas
pode alterar o desempenho de uma edificação e o conforto
térmico final obtido.
Um material de grande capacidade térmica - como o
concreto - pode atrasar a passagem do fluxo de calor de um
ponto a outro, alterando o resultado final desta
transferência, assim como um de baixa, como o vidro ou o
aço, transferirá quase que imediatamente as condições de
temperatura da face externa para a interna.
Trocas por condução
Trocas por condução
A velocidade da troca de calor por condução dependerá:
• Da diferença de temperatura entre as superfícies que trocam
calor;
• Das áreas e da distância entre estas superfícies (espessura
do componente);
• Da densidade do material;
Da condutividade térmica do material através do qual se
conduz o calor.
Condutividade térmica: capacidade do material de conduzir 
maior ou menor quantidade de calor por unidade de tempo. 
Trocas por condução
Para uma mesma espessura e diferença de temperatura,
quanto maior a condutividade, maior será o fluxo de
calor.
Pode-se definir como perda térmica para o ar ou ganho de
calor do ar. Isso depende da temperatura e da velocidade
do ar junto à superfície do corpo (pele e roupas).
Elas servem também,
para dissipar o calor e a
umidade acumulados
nas superfícies internas
da edificação – paredes,
pisos e teto
Trocas de calor por Convecção
Internamente, são as trocas de ar que garantem a manutenção
da qualidade do ar que se respira. Se a taxa de renovação de ar
de um ambiente é insuficiente para o tipo de atividade que ali se
desenvolve, o usuário será prejudicado, a respiração torna-se
menos ativa e há o aparecimento de uma fadiga prematura e o
risco de contaminação aumenta.
Trocas por convecção
O vento pode trazer
sensação de frescor,
mas também de
desconforto, à medida
que se torna mais forte
do que nossa
necessidade de
eliminação de suor.
Na Natureza, os principais responsáveis pelas trocas por convecção
são os ventos.
Velocidade 
Máxima 
tolerada (m/s)
Situação do usuário (atividade)
5 sentado ou em pé, imóvel.
10
estado de pouca mobilidade 
(conversando em pé, dando 
pequenos passos).
15 andando.
25 andando rápido ou correndo.
>25 desconforto em qualquer atividade.
Trocas por convecção
As expectativas do usuário 
quanto às condições 
ambientais variam também de 
acordo:
 a época do ano;
 Os padrões de 
comportamento / cultura 
ambiental;
 o partido arquitetônico;
 e outros fatores.
Expectativas de conforto
A reunião dessas variáveis geram um ambiente frio, quente ou neutro
termicamente.