Casam e o projeto das construções - FAU-UFRJ

AMB2 FAU UFRJ CLAUDIA BARROSO-KRAUSE
CONFORTO AMBIENTAL
Nosso papel na sustentabilidade
Conforto higrotérmico dirigido à concepção
arquitetônica
Parte 1.2 – Instrumentos de apoio à
decisão de projeto
Arq. Cláudia Barroso-Krause, D.Sc.
DTC
PROARQ
FAU/UFRJ
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Roteiro
O conforto, as fontes de desconforto e o usuário
O homem, suas necessidades higrotérmicas, a edificação
Trocas por radiação entre a construção e o entorno
Trocas por condução entre a construção e o entorno
Trocas por convecção
Os instrumentos de prognóstico para o projeto
Resumo das principais diretrizes de projeto
Nota : agradecimentos à ELETROBRÁS/PROCEL – que
através do PLANO DE AÇÃO PARA EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA EM EDIFICAÇÕES: VERTENTE EDUCAÇÃO
subsidiou a pesquisa que resultou na elaboração deste
documento
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OS INSTRUMENTOS DE PROGNÓSTICO PARA O
PROJETO
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Os instrumentos para suporte do trabalho em Térmica das
construções variam em função das etapas construtivas a que se
destinam. Cada etapa possui suas próprias especificidades que
devem ser respeitadas pelos instrumentos de apoio à decisão
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Assim, a classificação dos instrumentos para conforto
higrotérmico segundo as etapas construtivas se dá segundo
seu objetivo primário:
- destinados à térmica de anteprojeto (uso do arquiteto);
- destinados ao cálculo de carga térmica (uso de engenheiros
mecânicos, instaladores..);
- destinados à gestão energética (uso dos administradores
prediais);
- destinados à auditoria energética (uso das ESCo, ou de seus
representantes)
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Além do conhecimento de como traduzir as trocas higrotérmicas
para o processo projetual, é necessário o conhecimento do
potencial de seu entorno climático face às necessidades de seus
potenciais usuários para uma correta identificação das trocas
mais interessantes na adequação das edificações
Neste contexto são apresentados aqui dois instrumentos
complementares de apoio às decisões projetuais básicas que
visam o suporte à atividade projetual inicial sob o enfoque do
conforto higrotérmico:
- o diagrama bioclimático de Givoni, para um diagnóstico básico
das condições do local de implantação e as principais estratégias
- o diagrama solar
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Diagrama de Givoni
O diagrama bioclimático foi desenvolvido por B.Givoni em 1960 e
readequado às condições de paises em desenvolvimento em 1994.
Recentemente foi objeto de um trabalho de processamento
informático e gerou o programa Analysis Bio
É um excelente instrumento
de apoio à escolha das
estratégias mais adequadas a
serem desenvolvidas quando
do processo de concepção
arquitetônica do ponto de
vista do conforto higrotérmico
Fonte: www.labeee.ufsc.br
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Estratégias bioclimáticas segundo o Diagrama
Bioclimático de Givoni
40
30
•D
•V •V•'
condensação
nas partes frias
suor aparente
•A•C
20
•N
•N•'
•M
•H•' •H
•M•'
10
•E
•C
10
15
20
25
30
•E
•C•'
35
40
45°C
frio
desidratação
Ressecamento
das mucosas
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Estratégias de insolação: proteção solar ou aproveitamento
seletivo ?
zona
1
25
AC 5
2
25
10
3
20
W[
4
2
4
TBU[°C] 20
g/
15 Kg
5
]
15
V
6
10
11
10
1
7
C
12
8
5
7
8
9
AQ
9
3
6
0
10
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
11
TBS[°C]
12
Fonte Programa Analysis 2 .0 Bio - UFSC - ECV - Lab EEE - N
30
5
0
0
30
Aproveitamento seletivo
Estratégias mais eficientes
Conforto higrotérmico
Ventilação
Resfriamento evaporativo
Massa térmica para resfriamento
Ar condicionado
Umidificação
Massa térmica e aquecimento solar
Aquecimento solar passivo
Aquecimento artificial
Ventilação + massa térmica para resfriamento
Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap.
Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap.
Proteção
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Sobre um diagrama psicrométrico, que reúne valores de temperatura e
umidade é traçado um polígono que agrupa valores de temperatura e
umidade que permitem ao corpo humano a manutenção de seu
equilíbrio homeotérmico sem esforço.
Fora do polígono central –
C – encontram-se
situações climáticas
associadas à sensações de
desconforto
higrotérmicas, que podem
ser corrigidas ou
minoradas se aplicarmos
as determinadas
estratégias,
disponibilizadas em zonas
adjacentes e em função
da potencialidade
climática dos sítios.
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Zonas do diagrama
de Givoni
1 Conforto higrotérmico
2 Ventilação
3 Resfriamento evaporativo
4 Massa térmica para
resfriamento
5 Ar condicionado
6 Umidificação
7 Massa térmica e
Aquecimento solar
8 Aquecimento solar passivo
9 Aquecimento artificial
10 Ventilação + massa térmica para resfriamento
11 Ventilação + massa térmica para resfriamento + resfriamento evaporativo
12 massa térmica para resfriamento + resfriamento evaporativo
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O diagrama – algumas considerações
sobre o usuário: o diagrama foi estabelecido considerando pessoas já
aclimatadas, em situação de repouso ou em atividade mais ou menos
sedentárias, vestidas com roupas adequadas de ordem de no máximo 1 clo.
sobre os limites das estratégias: identifica “zonas” de conforto em função
dos valores que encontramos no local de umidade e temperatura do ar.
Algumas incorreções quanto a posição dos limites podem ocorrer em
grandes altitudes
sobre a radiação solar direta incidente: a insolação sobre janelas e
paredes é considerada já administrada pelo projeto. É preciso considerar
que sua ação será sempre no sentido do movimento de aumento de
temperatura interna
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Ao se marcar no diagrama bioclimático os principais valores de
temperatura e umidade de um local, é possível obter um
primeiro diagnóstico de seu clima e das melhores estratégias
de projeto.
Abaixo do limite inferior de temperatura 18°C, as estratégias
envolvem o aproveitamento da insolação de forma controlada,
assim como acima de 29°C, o sombreamento certamente se
faz necessário, a ventilação sendo boa estratégia para os
valores superiores de umidade relativa e altas temperaturas
A escolha das estratégias deve ser feita em função do tipo e
do período de ocupação (meses e horas do dia)
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O diagrama bioclimático
por ocupação,
no Rio
30
30
25
25
20
5
2
TBU[°C] 20
10
W[
g/
15 Kg
]
4
o
15
10
1
11
10
Estratégias mais eficientes
12
5
0
Conforto higrotérmico
5
7
9
8
3
6
Ventilação
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Resfriamento evaporativo
Massa térmica para resfriamento
Creche de bairro , escola com turno da manhã (7 às 13hs),
Ar condicionado
ano inteiro
Umidificação
Casa de praia, 24 horas, uso majoritário: 15/12 a 15/02
Massa térmica e aquecimento solar
30
Aquecimento solar passivo
30
Aquecimento artificial
25
Ventilação + massa térmica para resfriamento
25
20
Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap.
20
15
Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap. to Solar
]
5
W[g/Kg]
[°
C
2
U
10
B
4
T
zona
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
15
1
10
10
11
12
5
0
9
8
5
7
3
6
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
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Observa-se: Noites menos quentes em
Florianópolis. Indicará disposições diferentes da
forma de aproveitar ou sombrear a radiação solar
incidente
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O diagrama Solar
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Para a realização do projeto, é interessante observar no período
desejado, onde está o Sol, ou seja, conhecer a direção de seus raios
e sobretudo, suas projeções horizontal e vertical
Desta forma poderemos trabalhar em planta e em corte a
edificação: dimensionando as fachadas mais expostas à radiação,
prevendo aberturas, calculando a forma de suas proteções
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o Diagrama Solar
Permite trabalhar a geometria do projeto de forma a – usando as
informações do diagrama de Givoni – estabelecer as melhores relações
com a insolação.
Em função deste conhecimento é possível administrar o projeto, suas
sombras integradas (beirais, brises, varandas) e sua relação com o
entorno de forma a captar a radiação solar
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O valor da radiação solar varia de acordo com a orientação. Ela
também varia, de acordo com os dias do ano, pela maior ou menor
proximidade e inclinação dos raios solares
A posição espacial do Sol pode ser reproduzida no projeto em função da
sua altura solar α- e o seu azimute - a .
Se sobre um ponto do globo, se marcar a direção dos pontos cardeais e
uma projeção sobre o solo do Sol em determinado instante, chega-se ao
azimute, o ângulo plano que esta projeção fará com o Norte. E sobre
este novo eixo, de α, ao ângulo relativo à altura solar
Meio dia solar
α
O
Por do
sol
S
pontos cardeais e as trajetórias solares
Altura solar (em corte
normal à fachada)
a
20°
30°
10° N 10°
20°
30°
a
N
22/06
a
Azimute (em
planta)
22/09 O
17
22/12
E
Nascer do Sol
22/06
18
16
13 10
80°
70°
50°
30°
10°
S
8
L21/03
7
α
6
22/12
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Ilustração de uma aplicação para 10h dos dias 21/3 ou 24/9 e projeção
sobre desenho de Olgyay
55
58º
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Existem uma infinidade de soluções para as projeções com a mesma
eficiência
(sobre desenho original de Olgyay, em Hertz)
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É possível observar que
uma fachada com
azimute 45° recebe Sol
todos os dias da manhã
do ano e a tarde em
valores horários que vão
do meio dia do solstício
de verão às 3 horas no
solstício de inverno.
Fonte: Programa Sol-ar
Labee.ufsc.br
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•Postigo isolado
varanda
quarto
quarto
pátio
sala
jogos
•Fonte: Guide de l’archietecture bioclimatique CEE - Altener
serv.
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Insolação como diretriz de projeto
inverno
•Fonte: Guide de l’archietecture bioclimatique CEE - Altener
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Insolação como diretriz de projeto
verão
•Fonte: Guide de l’archietecture bioclimatique CEE - Altener
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RESUMO DAS PRINCIPAIS DIRETRIZES DE
PROJETO
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5 passos comuns ao projeto
-Compreender e definir o usuário e seu perfil
-Identificar e definir, (localizar e desenhar) o entorno, os
elementos do ambiente construído, os elementos sonoros
indesejáveis no caminho de acesso aos ventos dominantes
favoráveis, elementos significativos dentro do lote
- Compreender e discriminar o microclima do projeto
- Complementar o projeto com uso das técnicas de eficiência
energética sobretudo no tocante ao uso condicionamento
mecânico de ar, aquecimento solar (água e ar)
-Verificar permanentemente ao longo da concepção, a provável
gestão dos espaços gerados, simulando-se ao usuário
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Conforto ambiental e higrotermia: a questão primordial
• Status do projeto: climatizado ou não?
– Usuário
– clima exterior
– ocupação exterior
• As diferentes diretrizes que se impõem
– conforto garantido internamente
→ isolamento/proteção
– conforto administrado com o exterior
→ → → estratégias bioclimáticas