Aula medidas passivas

Medidas passivas

Princípios

Avaliação bioclimática

• Avaliação do clima local

• Requisitos para o projeto em função do clima local

• Avaliação do projeto

Arquitetura bioclimática ou passiva (práticas e exemplos)

Lembrando...

ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA OU PASSIVA

ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA OU PASSIVA

SISTEMAS ATIVOS: mecânicos, usam recursos energéticos para climatização interna

SISTEMAS PASSIVOS: sem gastos energéticos (energia elétrica convencional), fazendo uso de elementos arquitetônicos ou naturais (ventos, Sol) para proporcionar conforto interno

AQUECIMENTO SOLAR

RESFRIAMENTO

ILUMINAÇÃO NATURAL

ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA OU PASSIVA

CLASSIFICAÇÃO DE R. LEBENS PARA SISTEMAS PASSIVOS SOLARES

GANHOS DIRETOS

GANHOS INDIRETOS

Parede Trombe-Michel

Paredes e tetos molhados

Sistemas de termossifão para aquecimento de ar ou água

Solarium

SISTEMAS PASSIVOS DE AQUECIMENTO SOLAR

GANHOS DIRETOS (elementos transparentes)

Ganho direto de radiação (fachada Norte) associado à

acumulação do calor internamente

OBJETIVO: PROMOVER GANHOS DE CALOR (estratégia para inverno)

SISTEMAS PASSIVOS DE AQUECIMENTO SOLAR

GANHOS INDIRETOS (elementos opacos)

As chamadas “paredes Trombe”

acumulam calor durante o dia e

transmitem-no para o interior no período noturno, usando o “efeito estufa” da área envidraçada

Uso de Massa TérmicaUso de Massa Térmica

Exemplo ganho direto: Adobe House em IsraelExemplo ganho direto: Adobe House em Israel

Utilização de um elemento rotatório sob forma de um prisma, instalado na parede

equatorial da fachada. Durante o inverno, o lado escuro do prisma capta a energia solar

durante o dia e, à noite, aquela face é rotacionada para dentro, liberando o calor armazenado para o ambiente. No verão, a face mais clara é rotacionada para dentro,

refletindo a luz solar, evitando sobreaquecimento.

Exemplo uso de massa térmica do solo : “Earth Exemplo uso de massa térmica do solo : “Earth Sheltered House”, em IsraelSheltered House”, em Israel

Earth Sheltered HouseEarth Sheltered HouseMedições realizadasMedições realizadas

Earth Sheltered HouseEarth Sheltered HouseMedições realizadasMedições realizadas

Earth Sheltered HouseEarth Sheltered HouseMedições realizadasMedições realizadas

Verão com habitação fechada (sem ventilação e com aberturas sombreadasVerão com habitação fechada (sem ventilação e com aberturas sombreadas((

Earth Sheltered HouseEarth Sheltered HouseMedições realizadasMedições realizadas

Inverno com habitação fechada (aberturas cobertas com isolante térmico –Inverno com habitação fechada (aberturas cobertas com isolante térmico – insulated shuttersinsulated shutters((

SISTEMAS PASSIVOS DE AQUECIMENTO SOLAR: regras gerais para edificações

residenciais

Ganho direto (Regiões de verões quentes):- área envidraçada (de insolação): 10 a 15% da área de piso- 30% dos ambientes insolados- orientação e localização do envidraçamento: preferencialmente para a face Norte (havendo dificuldades em função do terreno, desvios de até 30 graus para Leste ou Oeste não trazem efeitos significativos nos ganhos solares)

SISTEMAS PASSIVOS DE AQUECIMENTO SOLAR: regras gerais para edificações

residenciais

Ganho indireto: - material empregado na parede deve ser de alta transmitância térmica: recomenda-se blocos de concreto maciço ou tijolos maciços- espessura da parede: influência no atraso térmico da parede (recomendável 30 a 40 cm)- propriedades de coloração e superfície exposta (sugere-se uso de cores escuras ou aplicação de pinturas metálicas ou filmes de boa absortância solar e baixa emissividade de calor –exemplo: alumínio)

URBANISMO BIOCLIMÁTICO : ACESSO SOLAR

Exemplo de aproveitamento solar em Exemplo de aproveitamento solar em escala urbana: “Neve-Zin” Desert escala urbana: “Neve-Zin” Desert

Solar Neighborhood, Solar Neighborhood, em Israelem Israel

The "Neve-Zin" Desert Solar Neighborhood Urban Design: The Center for Desert Architecture & Urban Planning J. Blaustein Institute for Desert Research Ben-Gurion University of the Negev Sede-Boqer Campus, Israel http://www.bgu.ac.il/CDAUP

The neighborhood consists of 80 private building lots, with individually designed houses conforming to an overall urban design scheme formulated in the master plan and by-laws. A pedestrian character is maintained within the neighborhood fabric through the use of “woonerf”-type streets with vehicular access, and separate paths for pedestrian access only.

View within neighborhood

Neighborhood plan

Building lots are clustered in groups of four, with each lot containing a point at its outer corner on which the individual house must stand. In this way, public paths are tightly defined by the protecting walls of adjacent buildings, while open space at the center of each cluster allows for private gardening and a free flow of cooling breezes. Water-intensive public landscaping is kept to a minimum.

Clustering concept

Aerial view with building shadows

The plan’s provisions ensure solar rights by limiting the height of each building in relation to the winter sun, and in this way restricting the shadows cast on the adjacent lot to the north. An imaginary "bulk plane” sloping upward at a prescribed angle from the adjacent lot's southern setback line defines the volumetric limits of the building or any other obstruction, guaranteeing that each house has full solar access throughout a winter day.

Solar access protection

View from south in winter

Vehicular streets are oriented along an east-west axis. While maintaining a pedestrian character, they are wide enough to separate between neighboring north and south lots, making it easier to ensure solar rights.

Pedestrian walkways, on the other hand, are oriented north-south. Only 2.5 meters wide, they are shaded during morning and afternoon hours on a summer day by flanking walls and vine-covered trellises.

North-south pedestrian path

East-west street

In addition to climatic considerations, the design of Neve-Zin is distinguished by a common design language, which specifies building morphology, geometry of openings, and finish materials, and encourages a cohesive neighborhood fabric.

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

OBJETIVO: Promover GANHOS DE CALOR, ACESSO À LUZ NATURAL, CONVERSÃO DE

ENERGIA (painéis coletores de água, fotovoltáicos)

Acoma Pueblo –website Ralph Knowles

Fig. 1. Acoma Pueblo, New Mexico, looking northeast. Terraces, windows and doors face southward to capture the winter sun. (Drawing by Gary S. Shigemura in Energy and Form by Ralph L. Knowles.)

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Fig. 2. DIFERENÇAS DE ALTURA SOLAR NO INVERNO E VERÃO

Fig. 3. EFEITOS DO SOL EM VIAS COM ORIENTAÇÃO LESTE-OESTE NO HEMISFÉRIO NORTE

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Fonte: Castro Pérez, 2013.

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Escalas de adensamento para o bairro de Nova Campinas - Fonte: Castro Pérez, 2013.Simulações com Rhinoceros, Grasshopper, DIVA

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Escalas de adensamento para o bairro de Nova Campinas - Fonte: Castro Pérez, 2013.

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Escalas de adensamento para o bairro de Nova Campinas - Fonte: Castro Pérez, 2013.

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Técnicas de geração do envelope

CONCEITO DE ENVELOPE SOLAR

Técnicas de geração do envelope

Altura solar H=30°

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

OBJETIVO: PROMOVER PERDAS DE CALOR (estratégia para verão)

ALGUNS SISTEMAS:

RESFRIAMENTO POR VENTILAÇÃO

RESFRIAMENTO EVAPORATIVO

RESFRIAMENTO RADIANTE

USO DE VEGETAÇÃO E SOMBREAMENTO

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

RESFRIAMENTO POR VENTILAÇÃO

1. VENTILAÇÃO CRUZADA: faixa aceitável até 28-32ºC (temp. externa), para locais de amplitude térmica diária não superior a 10 graus

2. VENTILAÇÃO NOTURNA (OU SELETIVA): para locais cuja amplitude térmica diária é superior a 10 graus, recomenda-se massa térmica e a não-ventilação do ambiente durante o dia

3. VENTILAÇÃO POR EFEITO CHAMINÉ: alto pé-direito, mezaninos

4. CHAMINÉS DE VENTO: captador de vento para ambientes enclausurados

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

RESFRIAMENTO EVAPORATIVO

• Princípio: estratégia indicada para locais de clima tipicamente seco, utiliza o potencial de evaporação da água para refrigeração natural do ambiente.

Processo movido pelo processo de evaporação de superfícies molhadas (diretamente ou indiretamente).

Erell (2007) indica que o potencial teórico seria o da temperatura de bulbo úmido, mas na prática, se atinge no máximo 2ºC acima daquela temperatura.

Givoni (1992) sugere que o potencial máximo de sistemas evaporativos diretos é de 70-80% da diferença entre TBS e TBU, ou da “WBT depression”.

Exemplo: Water Cooling Exemplo: Water Cooling Tower, em IsraelTower, em Israel

Water Cooling TowerWater Cooling Tower

The Blaustein International Center for Desert Studies Design: The Center for Desert Architecture & Urban Planning

Location: Sede-Boqer, Israel

5 Cool tower 6 Classroom 7 Library 8 Computer lab

1 Earth berm 2 Dormitory 3 Cafeteria 4 Dining

Plan

0 m 6

Section B-B

Section A-A

The multi-use International Center complex is the main educational facility of the Blaustein Institute for Desert Research at Sede-Boqer. The building houses a cafeteria and lounge, classrooms, administration and eight housing units for students and visitors, totaling approximately 800m2.

Water Cooling TowerWater Cooling Tower

Water Cooling TowerWater Cooling Tower

Monitoring showed the Cool Tower to be effective, supplying nearly 1000 kWh of cooling on a typical summer day with minimal consumption of water and electricity.

Vertical temperature profile

Temperature depression over typical summer day

Water Cooling TowerWater Cooling TowerDescrição do experimentoDescrição do experimento

inletinlet

outletoutlet

Fan with sprinklersFan with sprinklers

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

RESFRIAMENTO POR RADIAÇÃO

Telhados radiantes: perdas de calor para o céu, à noite (telha metálica), em conjunto com isolamento do espaço do ático

dia noite

Isolante térmico

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

Exemplo de uso do TETRAPAK como isolante térmico em coberturas

Uso da folha de alumínio como forma de reduzir ganhos de calor por emissão de calor (RADIAÇÃO)

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

Exemplo de uso do TETRAPAK como isolante térmico em coberturas: MONITORAMENTO EM CÉLULAS-TESTE

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horas

T (°

C)

cel isopor cel calc sem isol cel calc TETRAPAK interior

SISTEMAS PASSIVOS DE RESFRIAMENTO DE EDIFICAÇÕES

USO DE VEGETAÇÃO E SOMBREAMENTO