Análise do Conforto Térmico em Ambientes Climatizados

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i
ARLINDO TRIBESS 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO EM 
AMBIENTES CLIMATIZADOS 
 
 
 
 
Tese apresentada à Escola Politécnica da 
Universidade de São Paulo para obtenção 
do título de Professor Livre Docente do 
Departamento de Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Paulo 
2008 
 
 ii
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FICHA CATALOGRÁFICA 
 
Tribess, Arlindo 
 
 Análise do conforto térmico em ambientes climatizados. Arlindo 
Tribess. São Paulo, 2008. 
130p. 
 
Tese (Livre Docência) - Escola Politécnica da Universidade de São 
Paulo. Departamento de Engenharia Mecânica 
 
1. Climatização. 2. Conforto térmico I. Universidade de São Paulo. 
Escola Politécnica. Departamento de Engenharia Mecânica II. t 
 
 iii
AGRADECIMENTOS 
 
Ao Prof. Dr. Eitaro Yamane pelo exemplo de correção e determinação e pela confiança e 
apoio ao longo de toda a minha vida acadêmica no Departamento de Engenharia Mecânica 
da Escola Politécnica da USP. 
Ao Prof. Dr. Walter Borzani (in memoriam) pelo inestimável apoio no início da minha vida 
acadêmica na Universidade Regional de Blumenau. 
Ao Prof. Dr. Clóvis Raimundo Maliska, orientador do mestrado, e ao Prof. Dr. Giovanni 
Brunello, orientador do doutorado, pela confiança, incentivo e exemplo de orientação. 
Ao Prof. Dr. José Maria Saiz Jabardo e ao Prof. Dr. Jurandir Itizo Yanagihara pelas 
importantes sugestões e contribuição ao estudo do conforto térmico. 
Ao Dr. Gustavo Silveira Graudenz pelo profissionalismo e entusiasmo no desenvolvimento 
de trabalhos conjuntos envolvendo a área da saúde e a engenharia. 
Aos engenheiros André Busse Gomes, Brenda Chaves Coelho Leite, Danilo de Moura, 
Eduardo Oliveira dos Santos, Fernando Stancato, José Alberto Ávila, José Carlos Lima, 
Marcelo Blanco Bolsonaro de Moura, Marcelo Luiz Pereira, Marcelo Pustelnik, Márcio 
Alves Ferreira, Rogério Reder Gimenez e Victor Barbosa Felix, representando os alunos de 
pós-graduação e graduação que estiveram envolvidos nas diversas fases deste trabalho, 
pela importante contribuição, amizade e dedicação aos projetos de pesquisa. 
À FAPESP, CNPq e CAPES pelos auxílios e bolsas concedidos. 
Aos colegas da Engenharia Térmica do Departamento de Engenharia Mecânica da EPUSP, 
Adherbal Caminada Netto, Alberto Hernandez Neto, Ernani Vitillo Volpe, Flávio Augusto 
Sanzovo Fiorelli, Guenther Carlos Krieger Filho e Silvio de Oliveira Jr. pela amizade e 
convívio ao longo dos anos. 
À D. Mariana Guedes Marques pelo zelo e dedicação ao Departamento de Engenharia 
Mecânica da Escola Politécnica da USP e à Universidade Pública. 
 
 iv
SUMÁRIO 
LISTA DE FIGURAS 
LISTA DE TABELAS 
LISTA DE SÍMBOLOS 
RESUMO 
ABSTRACT 
 
1 INTRODUÇÃO 1 
 1.1 História da climatização de ambientes 1 
 1.2 Evolução dos critérios e índices de conforto térmico 5 
 1.3 Normas técnicas de avaliação de conforto térmico 9 
 1.4 Motivação do trabalho 10 
 1.5 Objetivos do trabalho 12 
 1.6 Organização do trabalho 12 
2 CONFORTO TÉRMICO 14 
 2.1 O sistema termorregulador 14 
 2.2 Balanço térmico do corpo humano 15 
 2.3 Condições de conforto térmico 17 
3 AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES 
HOMOGÊNEOS 
22 
 3.1 Voto médio estimado de Fanger 22 
 3.2 Percentagem de pessoas insatisfeitas 24 
 3.3 Zonas de conforto da ASHRAE 26 
 3.4 Desconforto térmico local 27 
 3.5 Influência de fatores secundários no conforto térmico 32 
4 AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES NÃO 
HOMOGÊNEOS 
34 
 4.1 Temperatura equivalente 34 
 4.2 Manequins térmicos 36 
 4.3 Manequins com sensores aquecidos 37 
 4.4 Avaliação de conforto térmico utilizando temperaturas equivalentes 37 
 4.4.1 Equacionamento das trocas de calor 37 
 
 v 
 4.4.2 Procedimento de calibração do manequim 38 
 4.4.3 Diagramas de sensação térmica 39 
5 CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES DE ESCRITÓRIOS 42 
 5.1 Laboratório representativo de ambientes de escritórios instalado no 
 LCT/EPUSP 
43 
 5.2 Resultados de pesquisas realizadas no LCT/EPUSP 48 
 5.2.1 Avaliação de condições de conforto térmico com insuflamento pelo piso 48 
 5.2.2 Estudo comparativo de condições de conforto térmico com insuflamento 
pelo piso e pelo teto. 
53 
 5.2.3 Avaliação de condições de conforto térmico com sistema de ar 
condicionado tipo split 
57 
6 CONFORTO TÉRMICO EM AMBIENTES CIRÚRGICOS 60 
 6.1 Distribuição de ar em salas cirúrgicas 61 
 6.1.1 Sistemas com fluxo turbulento 61 
 6.1.2 Sistemas com fluxo unidirecional (fluxo “laminar”) 62 
 6.2 Estudos de conforto térmico em salas cirúrgicas 63 
 6.3 Estudo de conforto térmico em salas cirúrgicas realizado pelo LCT/EPUSP 65 
 6.3.1 Estudo comparativo com resultados da literatura 68 
7 CONFORTO TÉRMICO EM AUTOMÓVEIS, ÔNIBUS E TRENS 71 
 7.1 Conforto térmico e segurança veicular 72 
 7.2 Conforto térmico em automóveis 74 
 7.2.1 Avaliação de conforto térmico utilizando a temperatura da pele 76 
 7.2.2 Avaliação de conforto térmico em regime transiente 76 
 7.2.3 Avaliação de conforto térmico realizada pelas montadoras 78 
 7.2.4 Resultados de avaliações de conforto térmico realizadas pelo LCT/EPUSP 80 
 7.3 Conforto térmico em ônibus e trens 87 
8 CONFORTO TÉRMICO EM AERONAVES 89 
 8.1 Estudos em centros internacionais de pesquisa 89 
 8.2 Estudos realizados pelo LCT/EPUSP 91 
 8.2.1 Avaliação numérica de conforto térmico em aeronaves 92 
 8.2.2 Avaliação de conforto térmico em seção de cabine (mock-up) 99 
 8.3 Estudos com insuflamento diferenciado e personalizado de ar 101 
 8.4 Estudos com assentos aquecidos e ventilados 105 
9 AVANÇOS E TENDÊNCIAS NA ANÁLISE DO CONFORTO TÉRMICO 106 
 
 vi
 9.1 Avanços na modelagem do conforto térmico 107 
 9.2 Métodos numéricos na análise do conforto térmico 109 
 9.3 Método da temperatura equivalente 109 
 9.4 Avaliações subjetivas 110 
10 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS 112 
 10.1 Continuidade do trabalho 113 
11 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 115 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 vii
LISTA DE FIGURAS 
 
 
Figura 1.1 Carta normal para a temperatura efetiva, ET (reproduzida de 
Jabardo, 1984) 
6 
Figura 1.2 Zona de conforto da ASHRAE (ASHRAE 55, 1974; reproduzido de 
Jabardo, 1984). 
7 
Figura 1.3 Zonas de conforto da ASHRAE para atividade sedentária 
(ASHRAE 55, 2004; ASHRAE, 2005) 
8 
Figura 1.4 Fatores mais importantes em edifício de escritórios (Romero, 2004). 11 
Figura 2.1 Centros de controle do hipotálamo (Guyton, 1997). 15 
Figura 2.2 Modelo cilíndrico da interação térmica corpo humano – meio 
envolvente (ASHRAE, 2005) 
16 
Figura 3.1 Percentual de pessoas insatisfeitas x Voto médio estimado 
(ASHRAE, 2005) 
26 
Figura 3.2 Zonas de conforto de verão e inverno da ASHRAE para atividade 
sedentária (ASHRAE 55, 2004; ASHRAE, 2005) 
27 
Figura 3.3 Correntes de ar para 15% de insatisfeitos em atividade sedentária 
(ASHRAE, 2005) 
29 
Figura 3.4 Percentual de pessoas insatisfeitas com a diferença vertical de 
temperatura do ar entre os pés e a cabeça (ASHRAE, 2005) 
30 
Figura 3.5 Percentual de pessoas insatisfeitas devido à assimetria da radiação 
(ASHRAE, 2005). 
31 
Figura 3.6 Percentual de pessoas insatisfeitas com a temperatura do piso 
(ASHRAE, 2005). 
31 
Figura 4.1 Ilustração da definição de temperatura equivalente (adapt. de 
Nilsson, 2004) 
35 
Figura 4.2 Manequim térmico instalado em ambiente simulando uma cabine de 
automóvel (Nilsson, 2004) 
36 
Figura 4.3 Manequim com 16 segmentos 40 
Figura 4.4 Diagrama para avaliação de teq em função da sensação 
térmica:condição de verão, resfriamento (ISO 14505-2,2004) 
40 
Figura 4.5 Diagrama para avaliaçãode teq em função da sensação 
térmica:condição de inverno, aquecimento (ISO 14505-2, 2004) 
41 
Figura 5.1 Planta de um pavimento tipo de um edifício de escritórios em São 43 
 
 viii
Paulo (Leite, 2003) 
Figura 5.2 Corte esquemático do laboratório (Leite, 2003) 44 
Figura 5.3 Perspectiva da câmara de testes (Leite, 2003) 44 
Figura 5.4 Outra perspectiva da câmara de testes (Leite, 2003) 45 
Figura 5.5 Tela de interface homem / máquina – sistema de controle 
(Leite, 2003) 
46 
Figura 5.6 Sistema de aquisição de dados no ambiente (Leite, 2003) 47 
Figura 5.7 Pontos de medição (Leite, 2003) 49 
Figura 5.8 Curvas representativas dos votos dos usuários na escala de sensação 
térmica (Leite, 2003) 
50 
Figura 5.9 Perfis de temperatura do ar com insuflamento pelo piso (Leite, 2003) 51 
Figura 5.10 Localização dos difusores de teto, simuladores e pontos de medição 
na câmara de testes (Okuyama et al., 2005) 
54 
Figura 5.11 Perfis de temperatura e velocidades no insuflamento pelo piso e pelo 
teto: condição C1 (26,0 oC) (Okuyama et al., 2005) 
55 
Figura 5.12 Perspectiva da câmara de testes com o split (Ramos et al., 2005) 57 
Figura 5.13 Perfis de temperatura e velocidade na condição C1: 26,0 o C 
(Ramos et al., 2005). 
58 
Figura 6.1 Sistema turbulento com insuflamento pelo teto (Schmidt, 1987) 61 
Figura 6.2 Sistema turbulento com insuflamento pela parede (Schmidt, 1987) 62 
Figura 6.3 Fluxo unidirecional com cortina de ar (Schmidt, 1987) 62 
Figura 6.4 Zonas das salas cirúrgicas segundo critérios de assepsia 
(Mora et al., 2001) 
64 
Figura 6.5 Valores de PMV calculados pelo método de Fanger (Felix, 2008) 67 
Figura 6.6 Valores de PMV obtidos dos questionários aplicados à equipe 
cirúrgica após realização de cirurgias (Felix, 2008) 
67 
Figura 7.1 Temperaturas do ar em cabine climatizada (Cisternino, 1999). 74 
Figura 7.2 Câmara climática com simulação de radiação solar (Santos, 2005) 75 
Figura 7.3 Câmara climática sem radiação solar (Moura, 2007) 75 
Figura 7.4 Sitckman dentro do veículo (esquerda) e versão simplificada para 
medições de velocidade do ar (direita) (Guan et al, 2003a). 
77 
Figura 7.5 Representação esquemática do problema (Han e Huang, 2004) 79 
Figura 7.6 Temperaturas equivalentes (EHT) nos 16 segmentos (Han e Huang, 
2004) 
79 
 
 ix
Figura 7.7 Pontos de medição de temperaturas do ar no interior da cabine 
(Moura, 2007) 
80 
Figura 7.8 Manequim com sensores aquecidos utilizado nos ensaios (Gomes, 
2005) 
81 
Figura 7.9 Posicionamento do manequim na câmara climatizada para calibração 
(Gomes, 2005) 
81 
Figura 7.10 Manequim com roupa 0,6 clo e 1,0 clo (Gomes, 2005) 82 
Figura 7.11 Sensores de temperatura e velocidade no interior do veículo (Gomes, 
2005) 
83 
Figura 7.12 Temperaturas superficiais do manequim - veículo B condição de 
verão (Gomes, 2005) 
83 
Figura 7.13 Temperaturas superficiais do manequim - veículo B condição de 
inverno (Gomes, 2005) 
83 
Figura 7.14 Temperaturas equivalentes em diagrama de sensação térmica para 
condição de verão (Gomes, 2005) 
84 
Figura 7.15 Temperaturas equivalentes em diagrama de sensação térmica para 
condição de inverno (Gomes, 2005) 
85 
Figura 7.16 Temperaturas equivalentes nos segmentos em contato com os 
assentos (Lima, 2006) 
86 
Figura 8.1 Detalhe do mock-up mostrando os manequins e cilindros aquecidos 
(Strøm-Tejsen et al., 2007). 
90 
Figura 8.2 Detalhes da cabine do mock-up (Zhang et al., 2007). 90 
Figura 8.3 Cabine de Airbus 380 e detalhe de região de análise (Pennecot et al., 
2004) 
91 
Figura 8.4 Geometria do manequim computacional com 18 segmentos 
(Nilsson, 2004, Stancato et al., 2006) 
93 
Figura 8.5 Posicionamento do manequim na câmara de calibração 
(Nilsson, 2004, Stancato et al., 2006) 
93 
Figura 8.6 Malha tetraédrica utilizada na calibração do manequim digital 
(Stancato et al., 2006) 
94 
Figura 8.7 Cabine simétrica com os manequins computacionais e a malha 
gerada (Stancato et al., 2006) 
95 
Figura 8.8 Temperaturas equivalentes para a aeronave em solo (Stancato et al., 
2006) 
96 
 
 x
Figura 8.9 Temperaturas equivalentes para condição normal de vôo 
(Stancato et al., 2006) 
96 
Figura 8.10 Temperaturas equivalentes para a condição de vôo com vazão 
mínima (Stancato et al., 2006) 
96 
Figura 8.11 Diagrama com as temperaturas equivalentes para a aeronave em solo 
(Stancato et al., 2006) 
97 
Figura 8.12 Diagrama com as temperaturas equivalentes para condição normal de 
vôo (Stancato et al., 2006) 
98 
Figura 8.13 Diagrama com temperaturas equivalentes para a condição de vôo 
com vazão mínima (Stancato et al., 2006) 
98 
Figura 8.14 Ilustração de mock-up de 20 lugares 99 
Figura 8.15 Configuração do mock-up de 12 lugares (Moura, 2008) 100 
Figura 8.16 Vistas internas do mock-up instalado, mostrando as poltronas, o bin e 
manequim instrumentado (Moura, 2008) 
100 
Figura 8.17 Sistema de distribuição com mistura de ar na cabine (Zhang et al., 
2007) 
101 
Figura 8.18 Testes realizados em mock-up simples e em aparato experimental 
em sala de laboratório (Jacobs e Gids, 2005) 
102 
Figura 8.19 Geometria utilizada para simulação e configuração dos manequins 
(Gao e Niu, 2007) 
103 
Figura 8.20 Linhas de corrente do sistema de insuflamento convencional (a) e do 
sistema com insuflamento pelo piso (b) (Zhang e Chen, 2007) 
103 
Figura 8.21 Linhas de corrente da simulação do sistema com insuflamento pelo 
piso e distribuição personalizada de ar (Zhang e Chen, 2007). 
104 
Figura 8.22 Linhas de corrente para o insuflamento pelo teto (Moura, 2008) 104 
Figura 8.23 Linhas de corrente para o insuflamento pelo piso (Moura, 2008) 104 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xi
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 2.1 Taxas metabólicas para alguns tipos de atividades (ASHRAE, 2005) 19 
Tabela 3.1 Escala de sensação térmica da ASHRAE 22 
Tabela 3.2 Determinação do voto médio estimado PMV (ISO 7730, 1994) 
Atividade sedentária e umidade relativa do ar de 50% 
25 
Tabela 4.1 Escala de sensação térmica da norma ISO 14502-2 (2004). 41 
Tabela 5.1 Características dos instrumentos de medição (Leite, 2003) 47 
Tabela 5.2 Parâmetros de conforto térmico em ambientes de escritórios com 
insuflamento pelo piso (Leite, 2003) 
53 
Tabela 5.3 Temperaturas do ar de insuflamento pelo piso e pelo teto 
(Okuyama et al., 2005). 
54 
Tabela 5.4 Valores de PMV e PPD: ensaio 1 (piso) e 2 (teto) (Okuyama et al., 
2005). 
56 
Tabela 5.5 Variáveis de conforto térmico e valores de PMV e PPD (Ramos et al., 
2005) 
59 
Tabela 6.1 Condições de ensaio nas salas cirúrgicas (Felix, 2008) 66 
Tabela 6.2 Valores médios de condições ambientais na zona 1 (Felix, 2008) 66 
Tabela 6.3 Valores médios de condições ambientais na zona 2 (Felix, 2008) 66 
Tabela 6.4 Valores de temperatura do ar para condição de conforto (Felix, 2008) 68 
Tabela 6.5 Condições ambientais e pessoais de conforto térmico utilizadas nos 
cálculos da temperatura equivalente (Felix, 2008) 
69 
Tabela 6.6 Quadro comparativo de temperaturas equivalentes (oC) 
(Felix, 2008). 
70 
 
 
 xii
LISTA DE SÍMBOLOS 
 
Símbolo Variável Unidade 
Acl área da superfície coberta do corpo pela vestimenta m
2 
AD área Du Bois m
2 
C calor transferido pela pele por convecção W/m2 
Cres calor transferido por convecção pela respiração W/m
2 
Eres calor transferido por evaporação pela respiração W/m
2 
Esk calor transferido pela pele por evaporação W/m
2 
Esw calor trocado pela transpiração W/m
2 
ET, ET* temperatura efetiva oC 
fcl fator de área da roupa adimensional 
h coeficiente de transferência de calor combinado, convecção e 
radiação 
W/m2K 
hc coeficientede transferência de calor por convecção W/m
2K 
hcal coeficientes de troca de calor de calibração W/m
2K 
hr coeficiente de transferência de calor por radiação W/m
2K 
IAT índice de atividade térmica W/m2 
Icl índice de isolamento da roupa clo 
Iclu,i índice de isolamento de cada peça de roupa clo 
l altura m 
M metabolismo W/m2 ou met 
m massa corporal kg 
pa pressão parcial do vapor de água no ar kPa 
ps pressão de saturação do vapor de água no ar kPa 
PMV predicted mean vote adimensional 
PPD predicted percentage of dissatisfied % 
Q� troca de calor por radiação e convecção W/m
2 
R calor transferido por radiação pela pele W/m2 
Rcl resistência intrínseca da roupa m
2K/W 
SM Superfície molhada adimensional 
ta temperatura do ar °C 
tcl temperatura da roupa °C 
teq Temperatura equivalente °C 
 
 xiii
tg temperatura de globo °C 
to temperatura operativa °C 
rt temperatura radiante média °C 
ts temperatura superficial °C 
tsk temperatura média da pele °C 
Tu intensidade de turbulência % 
U� taxa de variação da energia interna (W/m
2) 
UR umidade relativa do ar % 
Va velocidade relativa do ar m/s 
W trabalho externo W/m2 
 
SIGLAS 
 
Sigla Descrição 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
ASHAE American Society of Heating and Air Conditioning Engineers 
ASHRAE American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning 
Engineers 
 
ASHVE American Society of Heating and Ventilating Engineers 
ASRE American Society of Refrigerating Engineers 
EMBRAER Empresa Brasileira de Aeronáutica 
EPUSP Escola Politécnica da Universidade de São Paulo 
FAPESP Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo 
FINEP Financiadora de Estudos e Projetos 
ISO International Organization for Standardization 
LCT Laboratório de Conforto Térmico 
USP Universidade de São Paulo 
 
 
 
 xiv
RESUMO 
 
O estágio de desenvolvimento da sociedade atual tem aumentado 
significativamente a demanda por ambientes climatizados e por conforto. Em veículos 
automotivos o conforto é atualmente um importante diferencial de marketing e de vendas 
e, em edifícios de escritórios, o conforto térmico é um dos mais importantes fatores de 
bem-estar. Esse conforto, contudo, não tem sido promovido da forma desejada. No 
presente trabalho é apresentado um panorama do estado da arte no estudo do conforto 
térmico e discutidos os aspectos mais relevantes na análise do conforto térmico em 
ambientes climatizados, tanto de edificações quanto de cabines de veículos automotivos. 
São focados no trabalho os ambientes de escritórios, ambientes cirúrgicos, de automóveis e 
aeronaves. Enfoque especial é dado às particularidades e às diferenças na análise do 
conforto térmico nesses diferentes tipos de ambientes. No início do trabalho é apresentada 
uma breve história da climatização de ambientes e a evolução dos critérios e índices de 
conforto térmico. Ao longo do trabalho são apresentados e discutidos resultados de 
trabalhos desenvolvidos pelo Laboratório de Conforto Térmico da Escola Politécnica da 
Universidade de São Paulo na análise e melhoria de condições de conforto térmico em 
ambientes climatizados. Ao final do trabalho são apresentados e discutidos avanços e 
tendências na modelagem do conforto térmico, na utilização de métodos numéricos e na 
realização de avaliações subjetivas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 xv
ABSTRACT 
 
The present stage of the society development has been increasing significantly the 
demand for acclimatized and comfortable environments. Comfort is nowadays an 
important marketing and sale tool for the automotive industry. In office buildings thermal 
comfort is one of the most important well-being factors. However, comfort has not been 
promoted in the desired way. In the present work a panorama of the thermal comfort study 
state-of-the-art is presented and the most relevant aspects in the analysis of thermal 
comfort in acclimatized environments are discussed. Buildings environments, as office 
environments and surgical rooms, and automotive vehicles cabins, as automobiles and 
aircrafts, are focused. Special focus is given to the particularities and differences in the 
analysis of thermal comfort in those different kinds of environments. In the beginning of 
the work a summary of the history of acclimatized environments and the evolution of 
criteria and indexes of thermal comfort are presented. Along the work results of researches 
developed by the Laboratory of Thermal Comfort of the Polytechnic School of the 
University of São Paulo in the analysis and improvement of thermal comfort conditions in 
acclimatized environments are presented and discussed. At the end of the work advances 
and tendencies in thermal comfort modeling, in the use of numerical methods and in the 
accomplishment of subjective evaluations are also presented and discussed. 
 
 
 
 
 
Capítulo 1 
INTRODUÇÃO 
O estágio de desenvolvimento da sociedade atual tem feito com que o homem 
permaneça cada vez mais tempo em ambientes interiores. Isto tem aumentado 
significativamente a demanda por ambientes climatizados e por conforto. E, embora o 
desenvolvimento tecnológico esteja resultando em sistemas de climatização com maior 
eficiência energética, a questão do conforto térmico ainda apresenta muita insatisfação 
dos usuários. Em parte isto se deve ao uso relativamente recente de sistemas de 
climatização, notadamente para o resfriamento do ar, o que resulta em diferentes 
expectativas dos usuários, falta de conhecimento e instalações inadequadas. 
Por outro lado, ainda existe uma grande dificuldade em se analisar 
adequadamente e em se prover condições de conforto térmico em ambientes interiores; 
o que mostra a necessidade de maior aprofundamento nos estudos, o desenvolvimento 
de novas tecnologias e uma maior interação com a área da saúde para melhorar as 
condições de conforto térmico e de qualidade do ar em ambientes interiores. 
Ao se analisar a história da climatização de ambientes e a evolução dos critérios 
e índices de conforto térmico, verifica-se que a história do ar condicionado é bastante 
recente e, mais recente ainda, é o estudo do conforto térmico. 
1.1 História da climatização de ambientes 
A história do aquecimento, da ventilação e do resfriamento do ar mostra não só 
a importância do desenvolvimento de sistemas de climatização para o bem-estar e 
conforto do homem, como também no progresso da humanidade. 
A luta pela sobrevivência e a busca de bem-estar e conforto têm sido uma 
constante ao longo da existência do homem. Em seus primórdios o homem buscou 
abrigo em cavernas. Depois, descobriu e dominou o fogo, utilizado na proteção contra 
feras, cozimento de alimentos e aquecimento. Por mais de 100.000 anos, o conforto 
permaneceu restrito ao uso do fogo e à utilização das condições existentes na natureza 
para encontrar temperaturas mais amenas para sobreviver. 
Com a construção de moradias permanentes, o fogo foi trazido para dentro das 
habitações. Estudos mostram que casas construídas perto de Corinto, na Grécia, por 
volta de 2500 a.C. já possuíam fornos fixos nas habitações. Isso também foi verificado 
 
 
2 
nas casas da Segunda Fortaleza de Tróia, construída antes de 2000 a.C., e na vila de 
Skara Brae, nas Ilhas Orkney - costa norte da Escócia, na Segunda Idade da Pedra 
(2000 a 1800 a.C) (Roberts, 1995). 
Posteriormente, há pouco mais de 2000 anos, foram inventados os primeiros 
sistemas de aquecimento de ambientes na Roma antiga. E, somente há pouco mais de 
100 anos, foram desenvolvidos os primeiros sistemas de resfriamento do ar para 
conforto, os sistemas de ar condicionado. 
Bernard Nagengast é um dos pesquisadores que mais tem se dedicado a contar 
esta história. Durante os últimos 35 anos tem estudado o assunto e publicado artigos 
que contam a história do resfriamento do ar para conforto e do ar condicionado 
(Nagengast,1993; 1999; 2002; Nagengast e Groff, 2007). Paralelamente, outros 
pesquisadores tem contado a história do aquecimento de ambientes desde o homem 
primitivo até o final da era Vitoriana (Roberts, 1995); a história do ar condicionado de 
uso doméstico (Pauken, 1999); a história do ar condicionado automotivo (Ludvigsen, 
1995; Bhatti, 1999) e a história da refrigeração e do ar condicionado no Brasil (Di 
Rienzo, 2006). 
A climatização de ambientes começou por volta do ano 80 a.C, quando os 
romanos inventaram um sistema de aquecimento de ambientes denominado de 
hypocaustum (do grego hypo (debaixo) e kauston (queimando)), que consistia na 
passagem de gases de combustão e ar quente por um plenum construído abaixo do piso. 
Em função da ocorrência, naquela época, de temperaturas amenas ao longo de 
todo o ano na região do Mediterrâneo, o sistema foi utilizado, inicialmente, somente 
para aquecimento em banhos públicos. Mas, após a destruição de Pompéia, no ano 79, 
o sistema começou a ser utilizado também para aquecimento de ambientes e se 
espalhou pela Europa e Grã-Bretanha. A partir daí, novos sistemas foram inventados, 
como os fogões e lareiras (sem e com chaminés) e os sistemas que utilizam vapor 
d´água e água quente, no final do século XVIII e início do século XIX. 
Enquanto isso, com relação ao resfriamento de ambientes para conforto, 
aparentemente, muito pouco foi feito antes do século XIX. A exceção ficou por conta 
do armazenamento e utilização do gelo das montanhas na busca de temperaturas mais 
amenas em espaços de convivência, na civilização greco-romana. No século III o 
imperador romano Varius Avitus teria ordenado que montanhas de neve fossem 
carregadas e formassem montes em seu jardim no verão, para que a brisa natural 
pudesse ser resfriada e atingisse os seus aposentos. Até a segunda metade do século 
XIX o resfriamento de ambientes ficou restrito a este tipo de aplicação. 
 
 
3 
Em 1856, a construção da primeira máquina de refrigeração por compressão de 
vapor para fabricação de gelo, por Alexander C. Twinning, fez com que começassem a 
ser desenvolvidos sistemas de ventilação e equipamentos utilizando o gelo diretamente 
para o resfriamento do ar. O ar era soprado através de passagens tortuosas sobre blocos 
de gelo. A instalação destes tipos de sistemas, contudo, foi pequena, pois havia pouca 
demanda por resfriamento do ar para conforto e o preço do gelo era elevado. 
Convém ressaltar que naquela época, final do século XIX, a demanda por 
aquecimento e ventilação já era grande nos Estados Unidos e Europa, e grandes 
sistemas centrais de aquecimento e de ventilação de edifícios começaram a ser 
comercializados. 
Ainda no final do século XIX ventiladores com acionamento elétrico, recém 
inventados, começaram a ser utilizados para melhorar a sensação de conforto em 
pequenos recintos. Resfriamento adicional era conseguido com a colocação de gelo na 
frente do ventilador. 
No final do século XIX e início do século XX lavadores de ar para resfriamento 
começaram a ser utilizados. Eram utilizados tanto lavadores de ar com sistema de 
refrigeração para a água do lavador, bem como sem este sistema. 
No início do século XX começaram a ser instalados sistemas onde o ar era 
resfriado e desumidificado utilizando trocadores de calor salmoura-ar. Esses sistemas, 
instalados pela primeira vez em 1903, em um teatro em Colônia, na Alemanha, 
utilizavam ciclo de compressão de vapor (amônia ou gás sulfuroso) para refrigerar a 
salmoura. Nestes sistemas o ar frio já era insuflado pela parte superior do ambiente e 
retornava por múltiplos furos no piso. 
Sistema similar foi instalado no Teatro Municipal do Rio de Janeiro em 1909. 
Com a instalação deste sistema, o Brasil foi um dos primeiros países a contar com 
sistema de resfriamento de ar para conforto. 
Paralelamente, o desenvolvimento de sistemas de ar condicionado similares aos 
que conhecemos hoje, com controle das condições higrotérmicas do ar no resfriamento 
de ambientes, começou em 1902 com o projeto de um sistema de controle de 
temperatura e umidade do ar do tipo spray para uma gráfica, por Willis Carrier. 
Embora este sistema só tenha sido completamente implantado em 1904, e mesmo assim 
não tenha apresentado os resultados esperados no controle da umidade do ar, a 
continuidade dos estudos por parte de Carrier resultou no desenvolvimento de sistemas 
mais eficientes e em um marco histórico do ar condicionado, que foi a carta 
psicrométrica, em 1906. 
 
 
4 
Foi também em 1906 que o termo air conditioning foi utilizado pela primeira 
vez, pelo engenheiro têxtil Stuart Cramer, no registro de patente de dispositivo para 
regulagem automática da umidade e temperatura do ar em fábricas, intitulado 
Humidifying and Air Conditioning Apparatus. 
Até a década de 1920 poucos eram os sistemas de ar condicionado instalados 
objetivando conforto. Em função da necessidade de um engenheiro para operar o 
sistema, do custo elevado dos equipamentos, do grande consumo de água no 
condensador e do problema dos refrigerantes tóxicos do ciclo de refrigeração, as 
instalações ficaram praticamente restritas à aplicação industrial. 
Em 1924, o início da produção de resfriadores de líquidos, os chillers, 
combinados com sistema tipo spray de controle de condições higrotérmicas, mostraram 
ser bem mais seguros e uma forma de diminuir o custo de sistemas de ar condicionado, 
viabilizando a utilização de sistemas de grande porte em maior escala. Para instalações 
menores, contudo, o sistema de ar condicionado ainda era muito caro e inviável, não 
permitindo a sua utilização em massa. Nas décadas de 1920 e 1930 a grande aplicação 
não industrial do ar condicionado ainda eram os teatros e as salas de cinema. 
Nas décadas de 1930 e 1940 uma forte campanha de marketing dos fabricantes 
de gelo nos Estados Unidos, com preços relativamente baixos, viabilizou a volta do uso 
do gelo para resfriamento do ar em larga escala. Eram instalados sistemas utilizando o 
gelo em arranjos de lavadores de ar, bem como de gelo derretido em água circulando 
por conjuntos ventilador-serpentina - os fan-coils, com controle de condições 
higrotérmicas. 
Até a década de 1930 os sistemas de ar condicionado eram sistemas centrais e 
muito caros para instalação em construções já existentes. Em 1931 foi produzido o 
primeiro sistema de ar condicionado portátil com compressor hermético. Embora fosse 
classificado como portátil, nunca era movido de um ambiente para outro em função de 
seu peso de aprox. 540 kg. Na mesma linha de desenvolvimento, o primeiro ar 
condicionado de janela foi vendido pela Westinghouse em 1941. 
Na década de 1930 também começou o desenvolvimento de sistemas de 
refrigeração para resfriamento do ar em automóveis. Em 1939 a Packard Motor Car 
lançou o primeiro sistema completo de refrigeração e aquecimento original de fábrica. 
Em 1941 a General Motors introduziu o sistema de ar condicionado na linha Cadillac. 
Desde então, até os dias de hoje, os sistemas de climatização em veículos automotivos 
tem experimentado grande desenvolvimento, assim como os sistemas de ar 
condicionado utilizados em edificações. 
 
 
5 
A utilização de sistemas de ar condicionado central e também de sistemas 
unitários - o ar condicionado de janela, teve um grande incremento após a Segunda 
Guerra Mundial, com o desenvolvimento de sistemas mais confiáveis, com tamanhos 
menores e de menor custo. No início dos anos 1950, os proprietários de casas e de 
edifícios nos Estados Unido já tinham várias opções à disposição para climatização de 
ambientes, incluindo sistemas centrais de ar condicionado com condensadores a água 
ou ar e também sistemas centrais de aquecimento e resfriamento formando um único 
sistema. 
Com a crise do petróleo em 1973, os sistemas de climatização viraram vilões; o 
que teve um lado bastante positivo, pois resultou no desenvolvimentode equipamentos 
com maior desempenho e redução no consumo de energia. Mais recentemente, o 
desenvolvimento de compressores scroll e de sistemas de controle mais sofisticados 
representaram importantes avanços na indústria do ar condicionado. Os sistemas de ar 
condicionado atualmente existentes possibilitam melhor controle na demanda de carga 
térmica, com menor consumo de energia, e obtenção de condições ambientais mais 
adequadas de conforto térmico, embora ainda insatisfatórias. 
Enfim, a história da climatização de ambientes mostra que a utilização de 
sistemas de ar condicionado, inicialmente em edificações e posteriormente em veículos 
automotivos, é bastante recente, e que uma maior utilização destes sistemas ocorreu 
somente depois da Segunda Guerra Mundial, representando pouco mais de 100 anos de 
história e de 50 anos de utilização em maior escala. 
1.2 Evolução dos critérios e índices de conforto térmico 
Os primeiros estudos de conforto térmico em ambientes com sistema de 
resfriamento de ar foram encomendados pela ASHVE1 a Yaglou e colaboradores, em 
1923. O trabalho consistiu em obter condições de temperatura, umidade e velocidade 
relativa do ar que proporcionariam a mesma sensação térmica (Houghten e Yaglou 
(1923, apud ASHRAE 2005). Para tal foi definido um índice que caracterizava cada 
combinação dos três parâmetros, denominado de temperatura efetiva, ET2, e 
construídas cartas de temperatura efetiva (Fig.1.1). 
 
1 ASHVE – American Society of Heating and Ventilating Engineers, fundada em 1894, que em 1954 mudou 
o nome para ASHAE - American Society of Heating and Air Conditioning Engineers e, finalmente em 1962 
para ASHRAE – American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, resultado da 
fusão com a ASRE - American Society of Refrigerating Engineers, fundada em 1905. 
 
2 Temperatura efetiva (ET): temperatura de um ambiente de ar saturado e de velocidade nula do ar que 
provoca a mesma sensação térmica que o ambiente real. 
 
 
6 
 
Figura 1.1 Carta normal para a temperatura efetiva, ET 
 (reproduzida de Jabardo, 1984) 
 
O estabelecimento de uma escala de temperatura efetiva não resolveu o 
problema, pois nas experiências que resultaram nas escalas de ET não foram levados 
em consideração os efeitos da atividade e da roupa das pessoas e nem o efeito da 
temperatura radiante média. 
Somente nas décadas de 1960 e 1970 foram propostos novos critérios que 
consideraram os parâmetros não considerados por Yaglou. A proposta destes critérios 
foi resultado de estudos de grupo de pesquisadores da Universidade de Kansas (Estados 
Unidos) e de Fanger (Dinamarca). Realizando o balanço térmico do corpo humano, 
estes pesquisadores verificaram que a temperatura média da pele, tsk , e o índice de 
superfície molhada, SM, também são parâmetros de conforto térmico. 
Gagge et al. (1971) obtiveram valores de tsk e de SM e de outros parâmetros 
fisiológicos, após exposição de 1h em um ambiente caracterizado por sua temperatura, 
umidade relativa e velocidade relativa do ar para pessoas em determinado tipo de 
 
 
7 
atividade e vestimenta. A partir destes valores foi definido um novo índice de 
temperatura efetiva (ET*)3 e construídas as cartas de conforto da ASHRAE, com a 
especificação das zonas de conforto, conforme apresentado na Figura 1.2. 
Em função da temperatura efetiva ET* ser um índice estabelecido para 
determinadas condições ambientais e também de atividade e vestimenta das pessoas, 
cada carta de conforto é válida somente para um conjunto de condições ambientais e 
pessoais. A carta da Figura 1.2, por exemplo, é válida para atividade sedentária, roupa 
leve, temperatura radiante média, ar tt ≈ , temperatura do ar (temperatura de bulbo 
seco), velocidade relativa, Va < 0,2 m/s e umidade relativa do ar, UR, em torno de 50%. 
 
Figura 1.2 Zona de conforto da ASHRAE 
(ASHRAE 55, 1974; reproduzido de Jabardo, 1984). 
Paralelamente, Fanger (1972) desenvolveu um método mais conceitual e geral, 
baseado em equações de conforto témico. Fanger obteve equações para a temperatura 
da pele, tsk, e o calor liberado pela evaporação de suor, Esw, em função do metabolismo 
(atividade). Estas equações foram obtidas a partir de regressões lineares de dados 
 
3 Temperatura efetiva (ET*): temperatura uniforme de um ambiente imaginário, de ar com velocidade nula e 
umidade relativa de 50%, com o qual a pessoa trocaria a mesma quantidade de calor, por radiação, 
convecção e evaporação, que no ambiente real. 
 
 
8 
experimentais de Rohles e Nevins (1971), para atividade sedentária, e de dados 
experimentais próprios (Fanger, 1967), para diferentes níveis de atividade, com 
estudantes do sexo feminino e masculino. Adicionalmente, Fanger realizou outros 
ensaios e relacionou a sensação térmica das pessoas, dada por meio de votos, com as 
condições ambientais (temperatura, umidade relativa e velocidade relativa do ar, e 
temperatura radiante média) e parâmetros pessoais (vestimenta e atividade). E, a partir 
do balanço térmico do corpo humano e das equações de tsk e Esw, estabeleceu um 
método de avaliação de condições de conforto térmico baseado no voto médio estimado 
(PMV – predicted mean vote) e no percentual de pessoas insatisfeitas (PPD – predicted 
percentage of dissatisfied), detalhado no Capítulo 3. 
Normalmente, os resultados de PMV são relacionados com a temperatura 
operativa, to, definida por Gagge (1940 apud Gameiro da Silva, 2002) como sendo a 
temperatura uniforme de um invólucro no qual os ocupantes trocam a mesma 
quantidade de calor, por convecção e radiação, que no ambiente real. Por se tratar de 
um conceito mais simples e de mais fácil determinação, conforme será visto no 
Capítulo 3, desde a revisão da norma ASHRAE 55 (1981 apud Madsen et al., 1984) a 
temperatura operativa, to, também vem sendo utilizada na construção das cartas da 
ASHRAE (Fig. 1.3). 
 
Figura 1.3 Zonas de conforto da ASHRAE para atividade sedentária 
(ASHRAE 55, 2004; ASHRAE, 2005) 
 
 
9 
Os índices apresentados anteriormente referem-se a ambientes homogêneos. Em 
ambientes não homogêneos, como aqueles em veículos automotivos, onde diferentes 
partes do corpo experimentam diferentes condições térmicas, a forma mais indicada 
para avaliação do conforto térmico é o da determinação de temperaturas equivalentes 
(teq)
4 em diferentes partes (segmentos) de um manequim térmico (Madsen et al., 1986; 
Gameiro da Silva, 2002; Nilsson, 2004, Strøm-Tejsen et al., 2007). 
O conceito de temperatura equivalente foi formulado pela primeira vez por 
Dufton (1929 apud Nilsson, 2004) que desenvolveu um cilindro preto de cobre para 
imitar a perda de calor do corpo humano e denominou a variável medida de 
temperatura equivalente. Naquela época a temperatura equivalente era definida como 
“a temperatura de um invólucro uniforme no qual, em ar parado, um corpo negro 
grande a 24 oC (75 oF) perderia calor na mesma taxa que no ambiente”. 
Winslow e Greenburg (1935 apud Nilsson 2004) foram os primeiros a descrever 
um instrumento com alimentação de fluxo de calor constante e temperatura superficial 
variável para a determinação de temperaturas equivalentes, denominado de termo-
integrador. Este instrumento consistia de um cilindro de cobre oco, aquecido 
eletricamente, com fluxo de calor constante. A temperatura superficial do corpo era 
medida por meio de termopares distribuídos sobre a superfície do cilindro. 
Procedimento similar é utilizado até os dias atuais na determinação de 
temperaturas equivalentes utilizando manequins, conforme será visto no Capítulo 4. 
Embora o conceito tenha sido formulado em 1929, a utilização da temperatura 
equivalente como índice de conforto térmico só começou a se viabilizar na última 
década com o desenvolvimento de manequinstérmicos sofisticados, que permitem 
reproduzir de forma adequada a geração interna de energia do corpo e a avaliação das 
trocas de calor com o ambiente (Gameiro da Silva, 2002; Nilsson, 2004; Strøm-Tejsen 
et al., 2007). 
1.3 Normas técnicas de avaliação de conforto térmico 
Os critérios e os índices apresentados no item anterior são a base das normas 
técnicas internacionais de avaliação de condições de conforto térmico. O trabalho de 
Gagge et al. (1971) é a base da norma ASHRAE 55 e o trabalho de Fanger (1972) é a 
base da norma ISO 7730, destinadas à avaliação de ambientes que possam ser 
 
4 Temperatura equivalente (teq): temperatura de um invólucro imaginário com a temperatura radiante média 
igual à temperatura do ar e ar parado, no qual a pessoa troca a mesma quantidade de calor por radiação e 
convecção que nas condições reais (ASHRAE 62, 1989). 
 
 
 
10 
considerados homogêneos, conforme detalhado no Capítulo 3. Em ambientes não 
homogêneos, o conceito de temperatura equivalente é a base da norma ISO 14505-2, de 
avaliação de conforto térmico em veículos, conforme detalhado no Capítulo 4. 
Os critérios e índices de avaliação de conforto térmico servem para nortear a 
análise do conforto térmico. Contudo, as diretrizes e especificações constantes das 
normas técnicas são objeto constante de atualização decorrente de resultados de novas 
pesquisas. Além disso, a busca de solução do problema do conforto térmico requer uma 
análise bem mais detalhada, que envolve o sistema de climatização, o tipo de ambiente, 
a distribuição e movimentação do ar, a atuação do usuário, entre outros. 
1.4 Motivação do trabalho 
O estudo do conforto térmico tem avançado bastante nos últimos anos. No 
Brasil, contudo, um número reduzido de pesquisadores tem se dedicado a estudar o 
conforto térmico em ambientes climatizados, o que dificulta a consolidação do 
conhecimento e um maior desenvolvimento dessa área no país. 
Um fato que chama a atenção, por exemplo, é que a norma técnica brasileira de 
conforto térmico em ambientes climatizados de edificações ainda apresenta tão 
somente parâmetros básicos de projeto para instalações centrais de ar condicionado 
para conforto (NBR 6401, 1980). Somente em 2006 esta norma começou a ser revisada 
por meio do Comitê ABNT/CB55, que trouxe para a norma os avanços verificados nos 
estudos realizados no mundo e no Brasil. Na revisão da norma, além das diretrizes de 
projeto, foi incluída uma parte específica que trata dos parâmetros de conforto térmico, 
coordenado pelo presente autor, e uma parte referente à qualidade do ar em ambientes 
interiores. A presente revisão incorpora os avanços verificados nas normas ISO 7730 e 
ASHRAE 55, e resultados de estudos realizados pelo Laboratório de Conforto Térmico 
da Escola Politécnica da USP no estabelecimento dos limites das zonas de conforto, 
conforme apresentado no Capítulo 5. Após passar por processo de Consulta Pública, 
onde a proposta referente ao conforto térmico foi integralmente aprovada, a publicação 
da norma revisada está prevista para o final do presente ano. 
Além disso, embora tenham ocorrido avanços significativos na busca de soluções 
para o conforto térmico em ambientes climatizados de edificações, pesquisas recentes têm 
demonstrado que este conforto não tem sido promovido da forma desejada (Leite et al., 
2000; Romero, 2004; Budawi, 2007; Barlow e Fiala, 2007; Karjalainen e Koistinen, 2007). 
 
 
 
 
11 
Em resultados de avaliação pós-ocupação realizada em edifício de escritórios de 
elevada tecnologia situado em São Paulo, Romero (2004) mostra que a qualidade do ar 
e o conforto térmico são apontados pelos usuários como os fatores mais importantes de 
bem-estar (Fig. 1.4) e que ainda não foram resolvidos. Karjalainen e Koistinen (2007), 
da Finlândia, também mostram problemas com o conforto térmico, mesmo em 
ambientes de escritórios com controle individual de temperatura. 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
CONFORTO TÉRMICO
QUA LIDA DE DO AR
ILUMINA ÇÃO 
MOBILIÁRIO
SEGURANÇA
ACUSTICA
SEGURA NÇA CONTRA INCÊNDIO
PRIV ACIDADE SONORA
PRIVACIDA DE V ISUAL
ESTÉTICA
 
Figura 1.4 Fatores mais importantes em edifício de escritórios (Romero, 2004). 
Em veículos automotivos vários fatores também têm contribuído para o aumento 
do interesse no conforto térmico. O aumento do tempo que as pessoas têm despendido 
em veículos tem aumentado substancialmente e os critérios dos consumidores têm 
mudado bastante em função do aumento das expectativas, resultando em um aumento 
na demanda por conforto. Função disso, nos últimos anos tem se verificado um especial 
interesse no conforto térmico, principalmente em automóveis, mas também em 
aeronaves. 
Um bom exemplo no setor automobilístico são as pesquisas desenvolvidas por 
um consórcio integrado por montadoras de automóveis e grupos de pesquisa de 
universidades da Europa (CABCLI, 1999; Gameiro da Silva, 2002), que resultou na 
publicação da norma ISO 14505 (2004). 
A indústria aeronáutica também tem aumentado significativamente o seu 
interesse no conforto térmico e, a exemplo da indústria automobilística, vem 
desenvolvendo estudos de simulação utilizando dinâmica dos fluidos computacional 
(CFD) e estudos experimentais realizados em mock-ups de seção da cabine (Irgens e 
Melikov, 2004; Stancato et al., 2006; Strøm-Tejsen et al.,2007; Zhang e Chen, 2007). 
 
 
12 
Finalmente, nos últimos dez anos uma série de trabalhos vem sendo desenvolvidos 
pelo Laboratório de Conforto Térmico da Escola Politécnica da USP (LCT/EPUSP) na 
análise e na busca de soluções para o conforto térmico em ambientes climatizados de 
edificações e de veículos automotivos, cujos principais resultados são apresentados no 
presente trabalho. 
1.5 Objetivos do trabalho 
Tendo em vista a importância crescente do conforto térmico na vida das 
pessoas, as dificuldades na solução do conforto térmico, a dispersão de informações e 
os resultados de pesquisas desenvolvidas recentemente, os objetivos deste trabalho são: 
- consolidar as informações e apresentar em um único trabalho aspectos relevantes 
na análise do conforto térmico em ambientes climatizados, tanto de edificações 
quanto de cabines de veículos automotivos; 
- apresentar um panorama do estado da arte do conforto térmico em ambientes 
climatizados; 
- enfocar as particularidades e as diferenças na análise do conforto térmico em 
diferentes tipos de ambientes climatizados; 
- apresentar e discutir resultados de trabalhos desenvolvidos por pesquisadores do 
LCT/EPUSP; 
- apresentar e discutir os avanços e tendências na análise do conforto térmico em 
ambientes climatizados. 
1.6 Organização do trabalho 
No Capítulo 2 são apresentados aspectos gerais de conforto térmico, enfocando 
o sistema termorregulador, o balanço térmico do corpo humano e condições de conforto 
térmico. 
No Capítulo 3 são discutidos aspectos relacionados ao conforto térmico em 
ambientes homogêneos, o método PMV/PPD de Fanger, as condições de desconforto 
térmico local e a influência de fatores secundários no conforto térmico. 
No Capítulo 4 são discutidos aspectos relacionados ao conforto térmico em 
ambientes não homogêneos, o método das temperaturas equivalentes e o uso de 
manequins. 
No Capítulo 5 é discutido o conforto térmico em ambientes de escritórios, com 
ênfase no laboratório representativo de ambientes de escritórios instalado no 
LCT/EPUSP. São apresentados e discutidos resultados de avaliação de condições de 
 
 
13 
conforto térmico considerando diferentes formas de insuflamento de ar. 
No Capítulo 6 são abordados o conforto térmico em ambientes cirúrgicos e 
fatores relacionados com a contaminação aérea. São apresentados e discutidos 
resultados de trabalhos de análise de conforto térmico em salas cirúrgicas realizados 
pelo LCT/EPUSP, bem como de estudo comparativode resultados com outros 
trabalhos. 
No Capítulo 7 é enfocada a análise do conforto térmico em automóveis, ônibus 
e trens. São apresentados e discutidos aspectos de conforto térmico e segurança 
veicular, a análise de conforto térmico realizada por montadoras e resultados de 
avaliação em veículos de passeio realizados pelo LCT/EPUSP. 
No Capítulo 8 são apresentados e discutidos estudos de conforto térmico 
realizados em aeronaves em centros internacionais de pesquisa e no LCT/EPUSP. São 
destacados os estudos desenvolvidos em seção de cabine de aeronave, o 
desenvolvimento de método numérico de análise de conforto térmico e a utilização de 
insuflamento diferenciado e personalizado de ar na cabine. 
No Capítulo 9 são apresentados e discutidos avanços e tendências na análise do 
conforto térmico, destacando os avanços na modelagem do conforto térmico, o 
desenvolvimento de métodos numéricos de avaliação, a utilização do conceito de 
temperatura equivalente e questões relacionadas com avaliações subjetivas. 
No Capítulo 10 são apresentadas conclusões e considerações finais e uma breve 
discussão dos trabalhos em desenvolvimento e a serem desenvolvidos pelo 
LCT/EPUSP na análise de conforto térmico em ambientes climatizados. Finalmente, no 
Capítulo 11 são apresentadas as referências bibliográficas. 
 
 
14 
Capítulo 2 
 CONFORTO TÉRMICO 
A norma ASHRAE 55 define conforto térmico como “um estado de espírito que 
expressa satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa”. Esta definição 
“deixa em aberto o que significa estado de espírito e satisfação, mas enfatiza 
corretamente que o julgamento do conforto é um processo cognitivo, que envolve 
muitos dados de entrada influenciados por processos físicos, fisiológicos, psicológicos, 
entre outros” (ASHRAE, 2005). 
De uma forma geral, o conforto térmico ocorre quando as temperaturas do corpo 
são mantidas em uma faixa estreita de variação, a evaporação de suor é pequena e o 
esforço fisiológico de regulação é minimizado. 
Em condições térmicas diferentes daquelas na qual a pessoa se sentiria 
confortável, o organismo provoca reações desencadeadas pelo sistema termorregulador, 
que age no sentido de manter constante a temperatura interna do corpo frente a 
variações térmicas internas e externas. Esta ação mais intensa do sistema 
termorregulador acarreta sensação de desconforto. 
2.1 O sistema termorregulador 
Para manter o funcionamento dos órgãos vitais, a temperatura interna do corpo 
humano deve ser mantida praticamente constante; por volta de 37oC em atividade 
sedentária. Para tal é necessário que ocorra equilíbrio entre a geração interna de energia e o 
calor perdido para o ambiente. 
O processo metabólico de transformação de energia química (oxidação) dos 
alimentos produz energia continuamente. Esta produção interna de energia é da ordem de 
1 W/kg de massa do corpo, se medida durante certas condições padrão: passadas 8 horas 
depois da última refeição, em posição de relaxamento e em condição de equilíbrio térmico 
com o ambiente. Variações na produção interna de energia (metabolismo) podem ocorrer 
em função, tanto de fatores fisiológicos e pessoais, quanto das condições ambientais. Por 
exemplo, em ambientes frios, o centro de controle da temperatura aumenta o tônus dos 
músculos, aumentando a produção interna de energia e, em ambientes ainda mais frios, as 
tensões musculares provocam calafrios, que podem aumentar a produção interna de energia 
em três vezes o metabolismo basal. As maiores mudanças na produção interna de energia 
 
 
15 
são, entretanto, o resultado do trabalho dos músculos, que pode mudar o metabolismo basal 
por um fator de 10 vezes (Olesen, 1982). 
Em mamíferos, incluindo o homem, o balanço térmico entre a geração interna de 
energia e o calor perdido para o ambiente é controlado principalmente pelo hipotálamo 
(Fig. 2.1), que atua como um termostato. O hipotálamo recebe sinais de neuro-receptores 
termo-sensíveis localizados em uma grande extensão da pele. Em ambientes frios a 
excitação dos receptores sensíveis ao frio irá baixar o set-point e o ajuste do balanço 
térmico se dará por meio de vaso-constrição e de “tremores”. Em ambientes quentes, por 
outro lado, o set-point aumenta e o ajuste se dará pelo aumento da perda de calor por meio 
de vaso-dilatação na pele e suor. A eficiência do controle do sistema termorregulador é 
semelhante nos homens e mulheres, sendo diminuída em idosos e em pacientes gravemente 
enfermos (Biazzotto et. al., 2006). 
 
Figura 2.1 Centros de controle do hipotálamo (Guyton, 1997). 
Uma revisão muito boa sobre o sistema termorregulador e a sua atuação pode ser 
encontrada em Ferreira (1997) e Ferreira (2001). 
2.2 Balanço térmico do corpo humano 
O homem interage termicamente com o ambiente trocando calor pelos mecanismos 
da condução, convecção, radiação e evaporação pela pele e por meio da respiração, 
conforme apresentado na Figura 2.2. 
 
 
 
16 
 
 
 
Figura 2.2 Modelo cilíndrico da interação térmica corpo humano – meio envolvente 
(ASHRAE, 2005) 
 
Da 1a. lei da termodinâmica, tem-se que: 
 
( )resressk ECECRWMU ++++−−= )(� (2.1) 
onde: 
U� = taxa de variação da energia interna (W/m2); 
M = metabolismo; 
 W = trabalho externo; 
 R = calor transferido pela pele por radiação; 
 C = calor transferido pela pele por convecção; 
 Esk = calor transferido pela pele por evaporação; 
 Cres = calor transferido por convecção pela respiração; 
 Eres = calor transferido por evaporação pela respiração. 
Evaporação 
Pele (Esk) 
Superfície no 
Ambiente 
Radiação (R) 
Convecção (C) 
C+R (pele) 
Corpo 
Pele (tsk, AD) 
Suor (psk,sw) 
Roupa (Rcl, Re,cl) 
Superfície Exposta 
(tcl, fcl, ε) 
Respiração (Cres, Eres) 
Ar no Ambiente 
(ta, Va, pa) 
 
 (M-W) 
 
 
17 
2.3 Condições de conforto térmico 
Fanger (1972) estabelece três condições para uma situação de conforto térmico de 
uma pessoa exposta a um dado ambiente por um período longo: 
A. A primeira condição é que haja equilíbrio das trocas de calor entre o corpo e o 
ambiente, isto é, 
0=U� (2.2) 
B. A segunda condição é que a temperatura média da pele (tsk) seja dada pela equação: 
)(0275,07,35 WMt
ks
−−= (2.3) 
C. A terceira condição é que a produção de suor (Esw) seja igual a: 
)2,58(42,0 −−= WMEsw (2.4) 
Inserindo-se as Eqs. 2.2 a 2.4, juntamente com as equações de transferência de 
calor, na Eq. (2.1), obtém-se a equação de conforto de Fanger (Fanger, 1972; 
ASHRAE,2005), dada por: 
 
( ) ( ) ( )[ ]448 27327310.96,3 +++=− − rclcl ttfWM 
 ( ) ( )[ ]aaclccl pWMtthf −−−+−+ 007,073.505,3. 
 ( )[ ] ( ) ( )aa tMpMWM −+−+−−+ 340014,087.50173,015,5842,0 
(2.5) 
com: 
( )
( ) ( )[ ]
( )[ ] ( )
( ) ��
�
�
�
�
�
�
�
�
−−
−−−−−
−−−−−
−−−=
a
a
a
clcl
tM
pMWM
pWMWM
IWMt
340014,0
87,50173,015,5842,0
007,073,505,3
155,0028,07,35 
(2.6) 
( )
��
�
�
� −
a
acl
V
tt
1,12
38,2 25,0
 para 
( )
( ) ��
�
�
�
≤−
>−
aacl
aacl
Vtt
Vtt
1,1238,2
1,1238,2
25,0
25,0
 
(2.7) 
 
 
18 
�
�
�
+
+
cl
cl
cl
I
I
f
1,005,1
2,000,1
 para 
�
�
�
>
≤
5,0
5,0
cl
cl
I
I
 clo 
(2.8) 
onde: 
M = metabolismo (W/m2) 
W = trabalho externo (W/m2) 
Icl = índice de isolamento da roupa (clo) 
ta = temperatura do ar (°C) 
tcl = temperatura da roupa (°C) 
Va = velocidade média do ar (m/s) 
pa = pressão parcial do vapor d’água no ambiente (kPa) 
rt = temperatura radiante média (°C) 
A equação 2.5 relaciona os fatores pessoais (M, W, Icl ) e ambientais (ta, Va, pa , rt ) 
para conforto térmico: 
a. Pessoais 
a.1. Atividade, dada por (M- W) - O metabolismo é dado em unidade “met”, onde l met é 
igual ao metabolismopara uma pessoa sentada em repouso, isto é, em atividade 
sedentária (1 met = 58,2 W/m2). Na Tabela 2.1, são listadas algumas atividades e 
seus correspondentes valores de metabolismo. 
O trabalho externo, normalmente, pode ser considerado igual a zero (W = 0), pois 
corresponde ao trabalho de levantamento de um peso ou ascensão de um aclive, ao 
passo que uma caminhada em plano horizontal não representa realização de 
trabalho. 
 
a.2. Vestimenta – é dada pelo índice de isolamento térmico da roupa (Icl) que pode ser 
determinado basicamente sob duas formas: por meio de medições em manequins 
aquecidos (McCullough e Jones, l984 apud ASHRAE, 2005) e por meio de 
medições em pessoas (Nishi et al., 1975). 
 
 
19 
Os valores medidos representam a resistência intrínseca da roupa (Rcl), expressa em 
m2K/W. Entretanto, é mais usual a aplicação do símbolo Icl, expresso na unidade 
clo, sendo: 
 Rcl = 0,155 Icl (2.9) 
 Tabela 2.1 Taxas metabólicas para alguns tipos de atividades 
 (ASHRAE, 2005) 
Atividade W/m2 met 
Descansando 
 Dormindo 40 0,7 
 Reclinado 45 0,8 
 Sentado, quieto 60 1,0 
 Em pé, relaxado 70 1,2 
Atividades de escritório 
 Lendo, sentado 55 1,0 
 Escrevendo 60 1,0 
 Digitando 65 1,1 
 Arquivando, sentado 70 1,2 
 Arquivando, em pé 80 1,4 
 Andando 100 1,7 
Dirigindo/voando 
 Carro 60 a 115 1,0 a 2,0 
 Avião, rotina 70 1,2 
 Avião, pousando 105 1,8 
 Avião, combate 140 2,4 
 Veículo pesado 185 3,2 
 
Mc Cullough e Jones (1984 apud ASHRAE 2005) sugerem que, para se obter o 
isolamento térmico de um conjunto de roupas, pode-se utilizar a equação 2.10, 
considerando valores específicos para cada peça: 
Icl = 0,835 �Iclu,i + 0,161 (2.10) 
onde Iclu,i é o isolamento efetivo de cada peça. 
 
 
20 
Um outro fator importante para o cálculo da transferência de calor é o fator de área 
(fcl), expresso pela equação: 
 fcl = Acl / AD (2.11) 
onde: 
Acl = área da superfície coberta do corpo (incluindo partes descobertas, como 
mãos); 
AD = área do corpo nu (Área Du Bois) 
 AD = 0,202 m
0,425
l
0,725 
 (2.12) 
onde: 
m = massa corporal (kg) 
l = altura (m) 
A equação 2.12 é empírica (ASHRAE, 2005), por meio da qual, se pode estimar um 
valor da superfície externa do corpo nu, se conhecidos a sua massa e sua altura. 
Valores de isolamento térmico para conjuntos de roupas (combinações de várias 
peças) e para peças individuais são apresentados nas normas ASHRAE 55 e 
ISO 7730 que, normalmente, são suficientes para se estimar os valores para esta 
variável. 
 
b. Ambientais 
b.1. Temperatura do ar (ta) – é a média aritmética das temperaturas de bulbo seco em 
torno do ocupante, em três alturas: do tornozelo (0,10m), do tronco (0,60m) e da 
cabeça (1,10m), referentes a uma pessoa sentada, e a 0,10m; 1,10m e 1,70m, para 
pessoas em pé. 
b.2. Temperatura radiante média ( rt ) – é definida como a temperatura uniforme de um 
invólucro negro imaginário na qual a transferência de calor por radiação do corpo 
humano se iguala à transferência de calor por radiação num ambiente real não 
uniforme. Seu valor pode ser calculado em função dos valores das medições de 
 
 
21 
temperatura de globo (tg)
5, temperatura do ar (ta) e velocidade do ar (Va), 
utilizando-se as Eqs (2.13) e (2.14): 
- convecção natural 
( ) ( ) 273..10.4,0273
4
1
4
1
84
−�
	
�
�
−−++= agaggr tttttt (2.13) 
- convecção forçada 
 ( ) ( )[ ] 273..10.5,2273 4
1
6,084
−−++= agagr ttVtt (2.14) 
onde rt , ta e tg são dados em °C e Va em m/s. 
 
b.3. Velocidade do ar (Va) – é a média da velocidade instantânea do ar à qual o corpo 
está exposto. Esta média é calculada com os valores medidos durante o mesmo 
período de medição e nos mesmos níveis que a temperatura do ar. 
b.4 Umidade relativa (UR) – caracteriza a quantidade de vapor d’água no ar em relação 
à máxima quantidade que pode ser mantida, numa dada temperatura, dado pela 
relação entre a pressão parcial do vapor de água no ar, pa, e a pressão de saturação 
do vapor de água no ar, ps, à mesma temperatura. 
s
a
p
p
UR = (2.15) 
A umidade relativa, UR (e conseqüentemente a pressão parcial do vapor d’água, pa) 
deve ser medida a 0,60m do piso nas áreas ocupadas pelas pessoas. 
A norma ISO 7726 (1998) apresenta as características necessárias dos instrumentos 
de medição para determinação das variáveis ambientais, bem como o procedimento 
e cuidados para a realização das medições. 
 
5 Temperatura de globo (tg); temperatura medida no centro de um globo metálico oco de 150 mm de 
diâmetro, pintado de preto fosco, colocado a 0,60m do piso nas áreas ocupadas pelas pessoas (ISO 7726, 
1998). 
 
 
22 
Capítulo 3 
AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO EM 
AMBIENTES HOMOGÊNEOS 
No capítulo 2 foram apresentadas equações que tratam exclusivamente de situações 
de conforto, ou seja, das combinações dos parâmetros (M, W, Icl, ta, Va, pa , rt ) que causam 
neutralidade térmica. Contudo, para se estabelecer um método de avaliação de um 
ambiente térmico é necessário incluir a percepção das pessoas quanto à aceitação dos 
ambientes que causam, ou não, conforto – a sensação térmica. 
Para tal, foi estabelecido um critério que avalie o grau de desconforto apresentado 
por um determinado ambiente, expresso subjetivamente, de acordo com a classificação a 
seguir, denominada Escala de Sensação Térmica da ASHRAE (Tab. 3.1): 
Tabela 3.1 Escala de sensação térmica da ASHRAE 
+3 muito quente 
+2 quente 
+1 ligeiramente quente 
0 neutro 
-1 ligeiramente frio 
-2 frio 
-3 muito frio 
 
3.1 Voto médio estimado de Fanger 
À medida que um ambiente térmico se afasta das condições nas quais a maioria das 
pessoas se sentiria confortável, correspondendo a um valor nulo na escala da Tabela 3.1, o 
sistema termorregulador do corpo humano age com maior intensidade no sentido de 
preservar a temperatura interna de variações significativas. Essa ação mais intensa do 
sistema termorregulador acarreta uma sensação maior de desconforto. 
Isto significa que se pode, então, associar a sensação de desconforto ao nível de 
atuação do sistema termorregulador por meio de um índice que leva em conta o grau de 
afastamento das condições de conforto. Esse índice, denominado de Índice de Atividade 
Térmica, IAT, é definido por Fanger (1972) como a diferença entre a energia gerada no 
 
 
23 
corpo para uma dada atividade e o calor trocado pela pele sob condições de neutralidade 
térmica para a mesma atividade e mesmo ambiente térmico. Em condições que propiciem 
neutralidade térmica IAT é nulo e cresce em valor absoluto à medida que o ambiente se 
afasta das condições de neutralidade. 
IAT = M – (R + C + Esk + Cres + Eres) (3.1) 
Assim, uma vez que IAT é uma medida da atuação do sistema termorregulador, a 
sensação térmica, para uma dada atividade (M), é função de IAT. Fanger (1972) obteve 
uma relação entre o IAT e M a partir do voto de algumas centenas de pessoas submetidas a 
diferentes condições térmicas do ambiente, que denominou de PMV (Predicted Mean 
Vote), o voto médio estimado, resultando: 
[ ]IAT 028,0 e 303,0 -0,036M +=PMV (3.2) 
Considerando a abrangência do estudo realizado, o uso de PMV para a avaliação do 
conforto térmico deve se restringir à faixa 22 +≤≤− PMV e os principais parâmetros 
devem estar dentro dos seguintes intervalos: 
M = 46 a 232 W/m2 (0,8 a 4 met) 
Icl = 0 a 0,310 m
2°/W (0 a 2 clo) 
ta = 10 a 30°C 
rt = 10 a 40°C 
Va = 0 a 1 m/s 
pa = 0 a 2700 (Pa)UR = 30 a 70% 
Uma vez que o cálculo do voto médio estimado é trabalhoso, a norma ISO 7730 
(1994) apresenta tabelas, gráficos e uma rotina para utilização em microcomputador, que 
permitem determinar, mais facilmente, o PMV para diferentes atividades, tipos de 
vestimenta e condições ambientais. 
 
 
24 
A Tabela 3.2 apresenta valores de PMV para atividade sedentária (1,0 met) com 
umidade relativa de 50%, que são apresentados em função da temperatura operativa6 (to), 
dada pela equação 3.3. 
cr
acrr
o
hh
thth
t
+
+
= (3.3) 
onde: hr = coeficiente de transferência de calor por radiação; 
 hc = coeficiente de transferência de calor por convecção. 
Para ambientes climatizados, a temperatura operativa também pode ser calculada 
utilizando-se a equação: 
 ( ) rao tatat .1. −+= (3.4) 
onde “a” depende da velocidade do ar, conforme a relação abaixo (ISO 7726, 1998): 
Va (m/s) 0-0,2 0,2-0,6 0,6-1,0 
 a 0,5 0,6 0,7 
Para ambientes com pessoas em atividades cuja taxa metabólica se apresenta entre 
1,0 met e 1,3 met, não sujeitas à incidência direta do sol e não expostas a velocidades do ar 
superiores a 0,20 m/s, a relação pode ser aproximada, com aceitável exatidão, por: 
 
( )
2
ra
o
tt
t
+
= (3.5) 
3.2 Percentagem de pessoas insatisfeitas 
Os valores de PMV, por si só, também não são suficientes para definir a sensação 
de desconforto, pois, “ligeiramente frio”, ou qualquer outro valor da escala, não indicam o 
quão insatisfeitas as pessoas estão. Para isto, Fanger (1972), associou aos índices de voto 
médio estimado (PMV), valores percentuais de insatisfação manifestada por aquelas 
pessoas, o percentual previsto de insatisfação (Predicted Percentage of Dissatisfied – 
PPD). 
 
6 Temperatura operativa, tO: é a temperatura de um invólucro imaginário com a temperatura radiante média 
igual à temperatura do ar, no qual uma pessoa trocaria a mesma quantidade de calor por radiação e 
convecção que nas condições reais. 
 
 
 
25 
 
Tabela 3.2 Determinação do voto médio estimado - PMV (ISO 7730, 1994) 
Atividade sedentária e umidade relativa do ar de 50% 
Vestimenta Velocidade relativa do ar – m/s 
CLO 
m2 ºC 
W 
Temperatura 
Operativa 
ºC < 0.10 0.10 0.15 0.20 0.30 0.40 0.50 1.00 
 
0 
 
0 
 
26 
27 
28 
29 
30 
31 
32 
33 
 
– 1.62 
– 1.00 
– 0.39 
0.21 
0.80 
1.39 
1.96 
2.50 
 
– 1.62 
– 1.00 
– 0.42 
0.13 
0.68 
1.25 
1.83 
2.41 
 
– 1.96 
– 1.36 
– 0.76 
– 0.15 
0.45 
1.08 
1.71 
2.34 
 
– 2.34 
– 1.69 
– 1.05 
– 0.39 
0.26 
0.94 
1.61 
2.29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0.25 
 
0.039 
 
24 
25 
26 
27 
28 
29 
30 
31 
 
– 1.52 
– 1.05 
– 0.58 
– 0.12 
0.34 
0.80 
1.25 
1.71 
 
– 1.52 
– 1.05 
– 0.61 
– 0.17 
0.27 
0.71 
1.15 
1.61 
 
– 1.80 
– 1.33 
– 0.87 
– 0.40 
0.07 
0.54 
1.02 
1.51 
 
– 2.06 
– 1.57 
– 1.08 
– 0.58 
– 0.09 
0.41 
0.91 
1.43 
 
– 2.47 
– 1.94 
– 1.41 
– 0.87 
– 0.34 
0.20 
0.74 
1.30 
 
 
– 2.24 
– 1.67 
– 1.10 
– 0.53 
0.04 
0.61 
1.20 
 
 
– 2.48 
– 1.89 
– 1.29 
– 0.70 
– 0.10 
0.50 
1.12 
 
 
 
– 2.66 
– 1.97 
– 1.28 
– 0.58 
0.11 
0.83 
 
0.50 
 
0.078 
 
23 
24 
25 
26 
27 
28 
29 
30 
 
– 1.10 
– 0.72 
– 0.34 
0.04 
0.42 
0.80 
1.17 
1.54 
 
– 1.10 
– 0.74 
– 0.38 
– 0.01 
0.35 
0.72 
1.08 
1.45 
 
– 1.33 
– 0.95 
– 0.56 
– 0.18 
0.20 
0.59 
0.98 
1.37 
 
– 1.51 
– 1.11 
– 0.71 
– 0.31 
0.09 
0.49 
0.90 
1.30 
 
– 1.78 
– 1.36 
– 0.94 
– 0.51 
– 0.08 
0.34 
0.77 
1.20 
 
– 1.99 
– 1.55 
– 1.11 
– 0.66 
– 0.22 
0.23 
0.68 
1.13 
 
– 2.16 
– 1.70 
– 1.25 
– 0.79 
– 0.33 
0.14 
0.60 
1.06 
 
 
– 2.22 
– 1.71 
– 1.19 
– 0.68 
– 0.17 
0.34 
0.86 
 
0.75 
 
0.118 
 
21 
22 
23 
24 
25 
26 
27 
28 
 
– 1.11 
– 0.79 
– 0.47 
– 0.15 
0.17 
0.49 
0.81 
1.12 
 
– 1.11 
– 0.81 
– 0.50 
– 0.19 
0.12 
0.43 
0.74 
1.05 
 
– 1.30 
– 0.96 
– 0.66 
– 0.33 
– 0.01 
0.31 
0.64 
0.96 
 
– 1.44 
– 1.11 
– 0.78 
– 0.44 
– 0.11 
0.23 
0.56 
0.90 
 
– 1.66 
– 1.31 
– 0.96 
– 0.61 
– 0.28 
0.09 
0.45 
0.80 
 
– 1.82 
– 1.46 
– 1.09 
– 0.73 
– 0.37 
0.00 
0.36 
0.73 
 
– 1.95 
– 1.58 
– 1.20 
– 0.83 
– 0.46 
– 0.08 
0.29 
0.67 
 
– 2.36 
– 1.95 
– 1.55 
– 1.14 
– 0.74 
– 0.33 
0.08 
0.48 
 
1.00 
 
0.155 
 
20 
21 
22 
23 
24 
25 
26 
27 
 
– 0.85 
– 0.57 
– 0.30 
– 0.02 
0.26 
0.53 
0.81 
1.08 
 
– 0.87 
– 0.60 
– 0.33 
– 0.07 
0.20 
0.48 
0.75 
1.02 
 
– 1.02 
– 0.74 
– 0.46 
– 0.18 
0.10 
0.38 
0.66 
0.95 
 
– 1.13 
– 0.84 
– 0.55 
– 0.27 
0.02 
0.31 
0.60 
0.89 
 
– 1.29 
– 0.99 
– 0.69 
– 0.39 
– 0.09 
0.21 
0.51 
0.81 
 
– 1.41 
– 1.11 
– 0.80 
– 0.49 
– 0.18 
0.13 
0.44 
0.75 
 
– 1.51 
– 1.19 
– 0.88 
– 0.56 
– 0.25 
0.07 
0.39 
0.71 
 
– 1.81 
– 1.47 
– 1.13 
– 0.79 
– 0.46 
– 0.12 
0.22 
0.56 
 
1.50 
 
0.233 
 
14 
16 
18 
20 
22 
24 
26 
28 
 
– 1.36 
– 0.94 
– 0.52 
– 0.09 
0.35 
0.79 
1.23 
1.67 
 
– 1.36 
– 0.95 
– 0.54 
– 0.13 
0.30 
0.74 
1.18 
1.62 
 
– 1.48 
– 1.07 
– 0.64 
– 0.22 
0.23 
0.68 
1.13 
1.56 
 
– 1.58 
– 1.15 
– 0.72 
– 0.28 
0.18 
0.63 
1.09 
1.56 
 
– 1.72 
– 1.27 
– 0.82 
– 0.37 
0.10 
0.57 
1.04 
1.52 
 
– 1.82 
– 1.36 
– 0.90 
– 0.44 
0.04 
0.52 
1.01 
1.48 
 
– 1.89 
– 1.43 
– 0.96 
– 0.49 
0.00 
0.49 
0.98 
1.47 
 
– 2.12 
– 1.63 
– 1.14 
– 0.65 
– 0.14 
0.37 
0.89 
1.40 
 
2.00 
 
0.310 
 
10 
12 
14 
16 
18 
20 
22 
24 
 
– 1.38 
– 1.03 
– 0.68 
– 0.32 
0.03 
0.40 
0.76 
1.13 
 
– 1.39 
– 1.05 
– 0.70 
– 0.35 
– 0.00 
0.36 
0.72 
1.09 
 
– 1.49 
– 1.14 
– 0.79 
– 0.43 
– 0.07 
0.30 
0.67 
1.05 
 
– 1.56 
– 1.21 
– 0.85 
– 0.48 
– 0.11 
0.26 
0.54 
1.02 
 
– 1.67 
– 1.30 
– 0.93 
– 0.56 
– 0.18 
0.20 
0.59 
0.98 
 
– 1.74 
– 1.37 
– 0.99 
– 0.61 
– 0.23 
0.16 
0.55 
0.95 
 
– 1.80 
– 1.42 
– 1.04 
– 0.65 
– 0.26 
0.13 
0.53 
0.93 
 
– 1.96 
– 1.57 
– 1.17 
– 0.77 
– 0.37 
0.04 
0.45 
0.87 
PMV = 0 indica condições de conforto térmico 
 
 
26 
 
Os valores de PPD podem ser extraídos da Figura 3.1 ou determinados pela 
equação (3.6). 
( )24 2179,0.03353,0.95100 PMVPMVePPD +−−= 
(3.6) 
A ISO 7730 (1994) recomenda, para ambientes térmicos aceitáveis, os limites de 
PMV-PPD: 
 
%10
5,05,0
≤
+≤≤−
PPD
PMV
 
 
Figura 3.1 Percentual de Pessoas Insatisfeitas X Voto Médio Estimado 
(ASHRAE, 2005) 
 
3.3 Zonas de conforto da ASHRAE 
A partir do trabalho de Gagge et al. (1971) e da revisão e atualização periódica dos 
estudos realizados, a ASHRAE normaliza a questão do conforto térmico na norma 
ASHRAE 55. Nesta norma são especificadas zonas de conforto definidas por faixas e 
combinações ótimas de fatores físicos (temperatura do ar, temperatura radiante média, 
velocidade e umidade do ar) e fatores pessoais (tipo de vestimenta e nível de atividade), 
com os quais, pelo menos 80% dos ocupantes expressem satisfação (Fig. 3.2). 
P
er
ce
nt
ua
l d
e 
pe
ss
oa
s 
in
sa
ti
sf
ei
ta
s 
- 
P
P
D
 
Voto médio estimado - PMV 
 
 
27 
 
 
 
Figura 3.2 Zonas de conforto de verão e inverno da ASHRAE para atividade sedentária 
(ASHRAE 55, 2004; ASHRAE, 2005) 
 
3.4 Desconforto térmico local 
Mesmo que sejam satisfeitas as condições de conforto, ou de desconforto térmico 
dentro dos limites aceitáveis, insatisfações térmicas locais podem ocorrer ocasionando 
sensação de “frio” ou “calor” em uma parte particular do corpo (desconforto térmico 
local). 
Neste caso, a ISO 7730 (1994) e a ASHRAE 55 (2004) recomendam limites 
adicionais para a aceitação do ambiente, baseados em um critério de 5% a 15% de 
insatisfação. Mas, esses percentuais não são aditivos, pois pessoas que sentem conforto ou 
desconforto, podem sentir ou não desconforto localizado e de modos diferentes. Sendo 
assim, a norma admite que um ambiente estará confortável, sob os dois pontos de vista, se 
satisfizer a, pelo menos,80% dos ocupantes. 
O desconforto local ocorre devido a alguns fatores que alteram a uniformidade no 
ambiente. Tais fatores podem ser devido a correntes de ar, janelas ou superfícies frias ou 
quentes, ou variações dessas. As principais causas são as descritas a seguir. 
 
 
28 
 
a. Correntes de ar (Draught Rate - DR) – quando ocorre um resfriamento 
localizado e indesejado no corpo, devido ao movimento do ar, há uma sensação de 
corrente de ar, que depende da velocidade do ar, da temperatura do ar, da 
intensidade de turbulência, da atividade e da vestimenta das pessoas. A 
sensibilidade à corrente de ar é maior em partes do corpo descobertas, 
especialmente na região da cabeça, pescoço e ombros e na região dos pés, 
tornozelos e pernas. 
Determina-se o percentual de insatisfação (DR) com as correntes de ar pela 
equação (3.7), quando são conhecidas a temperatura e a velocidade do ar do 
ambiente. Este aspecto é verificado principalmente na altura da cabeça e tronco das 
pessoas (1,10m para pessoas sentadas e 1,70m para pessoas em pé). Se a pessoa 
estiver com as pernas descobertas, deve ser feita a verificação também no nível 
0,10m. 
( )( )[ ]( )14,3..37,0.05,0.34 62,0 +−−= uaaa TVVtDR (3.7) 
onde: ta = temperatura do ar local (°C) 
 Va = velocidade média do ar local (m/s) 
 Tu = intensidade de turbulência (%) 
A intensidade de turbulência (Tu) – é a relação entre o desvio padrão (DPV) 
e a média da velocidade do ar (Va), expresso em porcentagem. Esta relação pode ser 
calculada pela equação (3.8), com base nos valores de velocidade do ar, medidos 
com intervalos de 0,2 segundos, durante, pelo menos, três minutos e o desvio 
padrão (DPv), referente à respectiva coleção de dados. 
100.
a
V
u
V
DP
T = (3.8) 
A ISO 7730 (1994) propõe, como limite para desconforto, 15% de 
insatisfeitos. A Figura 3.3 ilustra algumas condições limites de temperatura e 
velocidade do ar, dependentes da intensidade de turbulência para ambientes, nos 
quais, o percentual de pessoas insatisfeitas seja o máximo tolerável (DR=15%). 
 
 
29 
 
 
 
Figura 3.3 Correntes de ar para 15% de insatisfeitos em atividade sedentária 
(ASHRAE, 2005) 
b. Diferença vertical de temperatura do ar – geralmente, em ambientes fechados, a 
temperatura do ar aumenta do piso para o teto. Se este aumento é muito grande, 
pode ocorrer desconforto local expresso por calor na cabeça e frio nos pés, embora 
o corpo como um todo possa estar em situação de conforto. Para que este fato não 
ocorra, a diferença de temperatura não deve ser maior que 3°C, para pessoas em 
atividade leve, vestindo roupa com isolamento de 0,5 clo a 0,7 clo. A Figura 3.4 
pode ser usada para determinar a máxima diferença de temperatura no ambiente, de 
acordo com o limite do percentual de insatisfação para o caso. 
 
c. Assimetria da temperatura radiante – a radiação térmica em torno do ocupante 
pode não ser uniforme, devido tanto a superfícies frias ou quentes quanto à radiação 
solar direta. Esta assimetria pode causar desconforto local e reduzir a aceitabilidade 
térmica do ambiente. Em geral, as pessoas são mais sensíveis à radiação assimétrica 
causada por teto quente do que àquelas por superfícies verticais frias ou quentes. 
 
V
el
oc
id
ad
e 
m
éd
ia
 d
o 
ar
 –
 m
/s
 
Temperatura °C 
Intensidade de turbulência 
15% insatisfeitos 
 
 
30 
 
 
 
Figura 3.4 Percentual de pessoas insatisfeitas com a diferença vertical de 
 temperatura do ar entre os pés e a cabeça (ASHRAE, 2005) 
A medida da assimetria da temperatura radiante plana é dada pela diferença entre as 
temperaturas radiantes planas de dois lados opostos de um elemento plano pequeno. 
Deve ser medida na altura 0,60m para pessoas sentadas e a 1,10m do piso, para 
pessoas em pé. 
De acordo os com critérios determinados pela ASHRAE 55 (2004), para indivíduos 
nas condições de atividade e vestimenta especificadas anteriormente, os limites 
para a assimetria da temperatura radiante, apresentados no gráfico da Figura 3.5, 
são os seguintes: 
• Para teto quente, assimetria < 5°C 
• Para teto frio, assimetria < 14°C 
• Para parede quente, assimetria < 23°C 
• Para parede fria, assimetria < 10°C 
d. Temperatura do piso – Ocupantes de ambientes fechados, nas condições de 
atividade e vestimenta já mencionadas, podem sentir desconforto nos pés, mesmo 
calçados, devido ao contato direto com o piso, se este estiver frio ou quente. Os 
limites de temperatura do piso indicados pela ASHRAE55 (2004), são de 19°C a 
29°C, cujos limites correspondem a um percentual de 15% de insatisfeitas na 
Figura 3.6. 
P
er
ce
nt
ua
l d
e 
pe
ss
oa
s 
in
sa
ti
sf
ei
ta
s 
- 
P
P
D
 
Diferença de temperatura do ar entre os pés e a cabeça °C 
Cabeça = 1,10 m acima do 
piso 
 
 
31 
 
 Figura 3.5 Percentual de pessoas insatisfeitas devido à assimetria da radiação 
 (ASHRAE, 2005). 
 
 
 
Figura 3.6 Percentual de pessoas insatisfeitas com a temperatura do piso 
 (ASHRAE, 2005). 
 
 
 
 
 
Teto quente 
Parede fria 
Teto frio 
Parede quente 
P
er
ce
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P
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oa
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in
sa
ti
sf
ei
ta
s 
Temperatura do piso (°C) 
Assimetria da temperatura radiante °C 
 
 
32 
3.5 Influência de fatores secundários no conforto térmico 
Os fatores intervenientes no conforto, descritos anteriormente, são ditos primários. 
Entretanto, alguns outros, chamados de secundários, também podem influir no conforto, 
mas em menor escala: 
a. Variações diárias – Fanger (1972) concluiu que as preferências térmicas variam 
pouco de um dia para o outro em ensaios que conduziu com um grupo de pessoas, 
sob condições idênticas, em quatro dias diferentes. 
b. Idade – em função do metabolismo diminuir ligeiramente com a idade, não seria 
conveniente realizar experiências com pessoas de idades muito diferentes. 
Entretanto, resultados de pesquisas realizadas na Dinamarca e Estados Unidos nas 
décadas de 1960 e 1970, com grupos de diferentes idades (21 a 84 anos), 
mostraram que os ambientes térmicos preferidos pelas pessoas mais idosas não 
diferem daqueles preferidos pelas mais jovens (ASHRAE, 2005). O baixo 
metabolismo nas pessoas mais idosas seria compensado pela baixa perda de calor 
por evaporação; o que foi confirmado por Collins e Hoinville (1980 apud 
ASHRAE, 2005). 
c. Adaptação – resultados de pesquisas desenvolvidas por Fanger (1972) mostraram 
que as pessoas não seriam capazes de se adaptar a uma determinada condição 
térmica para sentir conforto, se ela não fosse de sua preferência. Sendo assim, as 
condições de conforto estabelecidas poderiam servir para qualquer lugar, desde que 
observada a utilização de roupas usadas habitualmente por aquelas pessoas. 
Entretanto, pesquisas mais recentes realizadas em ambientes não climatizados em 
climas quentes e úmidos, mostram que nestes climas as pessoas se sentem 
confortáveis em temperaturas superiores àquelas previstas por Fanger (Brager e 
Dear, 1998; Nicol, 2004). Em ambientes climatizados, contudo, o processo lento de 
aclimatação não seria um fator relevante na adaptação térmica. Nestes ambientes o 
histórico térmico anterior e os efeitos da expectativa quanto às condições térmicas 
em ambientes climatizados seriam mais relevantes (Brager e Dear, 1998, Rohles, 
2007). Resultados de pesquisa realizada no Japão e na Coréia do Sul mostram que 
pessoas que utilizam ar condicionado em casa consideraram um mesmo ambiente 
térmico mais quente do que aqueles que não têm ar condicionado em casa (Chun et 
al., 2008).