Dissertação Alberto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ - UFPI

Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação - PRPPG

Núcleo de Referência em Ciências Ambientais do Trópico Ecotonal do Nordeste -TROPEN

Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente - PGDMA

Programa Regional de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio Ambiente -PRODEMA

Curso de Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente

DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES MULTIPAVIMENTOS:

ANÁLISE DO USO DE FACHADAS DE VIDRO DIRETAMENTE EXPOSTAS À

RADIAÇÃO SOLAR NA CIDADE DE TERESINA-PI

Francisco Alberto Costa Santos

Teresina-PI

julho de 2010

FRANCISCO ALBERTO COSTA SANTOS




Dissertação apresentada ao Programa Regional de

Pós Graduação em Desenvolvimento e Meio

Ambiente da Universidade Federal do Piauí

(PRODEMA/UFPI/TROPEN), como requisito à

obtenção do título de Mestre em

Desenvolvimento e Meio Ambiente. Área de

Interesse: Ambiente e Paisagem Urbana;

Arquitetura e Construção com Terra. Linha de

Pesquisa: Biodiversidade e Utilização Sustentável

dos Recursos Naturais.

Orientadora: Profª. Drª. Wilza Gomes Reis Lopes

Co-Orientador: Prof. Dr. Gérson Albuquerque de

Araújo Neto

Co-Orientadora: Profª. Drª. Ana Lúcia Ribeiro Camilo

da Silveira

Teresina-PI

julho de 2010

FRANCISCO ALBERTO COSTA SANTOS




Dissertação apresentada ao Programa Regional de

Pós Graduação em Desenvolvimento e Meio

Ambiente da Universidade Federal do Piauí

(PRODEMA/UFPI/TROPEN), como requisito à

obtenção do título de Mestre em

Desenvolvimento e Meio Ambiente. Área de

Interesse: Ambiente e Paisagem Urbana;

Arquitetura e Construção com Terra. Linha de

Pesquisa: Biodiversidade e Utilização Sustentável

dos Recursos Naturais.

______________________________________

Profª. Drª. Wilza Gomes Reis Lopes (Orientadora)

Universidade Federal do Piauí (PRODEMA)

______________________________________ Prof. Dr. Gérson Albuquerque de Araújo Neto (Co-Orientador)


______________________________________ Profª. Drª. Ana Lúcia Ribeiro Camilo da Silveira (Co-Orientadora)

Universidade Federal do Piauí (UFPI)

______________________________________

Prof. Dr. José Machado Moita Neto


_______________________________________

Prof. Dr. George Santos Marinho

Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)

Teresina, julho de 2010

S237d Santos, Francisco Alberto Costa

Desempenho térmico de edificações multipavimentos: análise do uso de

fachadas de vidros diretamente expostas à radiação solar na cidade de

Teresina-PI / Francisco Alberto Costa Santos. – 2010.

135 f.: il.

Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) –

Universidade Federal do Piauí - UFPI/ PRODEMA/TROPEN, Teresina, 2010.

Orientação: Profª. Drª Wilza Gomes Reis Lopes.

1.Arquitetura e meio ambiente 2.Edificações - Desempenho térmico 3

Fachadas de vidro 4. Conforto térmico I. Título.

CDD: 720.47

Dedico esta Dissertação à minha família, principalmente à minha mulher Elza pelo amor e

apoio incondicional, às minhas filhas Anna Cristina, Elza Carolina e Roberta, pelo constante

estímulo e, aos meus netos Thiago, Isabella, Gilmar, Renata, Camila, Maria Clara e Felipe, como

partes importantes dessa árvore da vida

Homenagem a:

João Santos

Dulce Santos

Maria do Rosário

Felix Mendonça

Petronila Elza e

Neuza Koury

In memoriam

AGRADECIMENTOS

Ao Grande Arquiteto do Universo, Senhor de todas as possibilidades;

A minha orientadora, Profª. Drª Wilza Gomes Reis Lopes, sempre presente nas horas de

muitas dúvidas, me guiando nesse processo de criação.

Aos meus co-orientadores, Prof. Dr. Gérson Albuquerque de Araújo Neto, por sua revisão

precisa e eficaz, à Profª. Drª. Ana Lúcia Ribeiro Camilo da Silveira, por sua imprescindível

contribuição na área de conforto térmico;

Ao Prof. Dr. George Santos Marinho da Universidade Federal do Rio Grande do Norte -

UFRN e ao Prof. Dr. José Machado Moita Neto da Universidade Federal do Piauí - UFPI, pela

valiosa colaboração no processo de construção desta pesquisa;

Ao Prof. Dr. João Batista Lopes, por sua importante contribuição na interpretação dos

gráficos estatísticos;

Ao Prof. Dr. José Ribeiro dos Santos Júnior do Mestrado de Química da UFPI, por

disponibilizar os equipamentos de medição, sem os quais não seria possível o trabalho de campo;

A todos os professores do Tropen, pelo alto nível de ensino e postura ética;

Aos funcionários do Tropen, Maridete de Alcobaça Brito e ao João Batista de Souza

Araújo, sempre solícitos e atenciosos;

Aos colegas do Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente, heterogêneos em suas

áreas de conhecimento, mas uníssonos na amizade;

Ao engenheiro Marcio Machado Vale do Instituto Nacional de Seguridade Social - INSS e

ao empresário Marco Antônio de Carvalho Pinto do Pintos Magazine, por permitirem o acesso

aos ambientes onde foram realizadas as pesquisas de campo, base deste trabalho;

Ao Prof. Msc. Adolfo Lino de Araújo do Núcleo de Engenharia de Sistemas do CT-UFPI,

pelo apoio técnico.

Ao Prof. Marcos da Silva Freitas, amigo sempre solícito nas questões relacionadas aos

programas computacionais.

A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a realização desta Dissertação,

MEU MUITO OBRIGADO.

RESUMO

O desempenho térmico de uma edificação se refere ao processo físico de transferência de energia

entre o edifício e seu entorno. Dentre os elementos de sua envoltória, os vidros representam um

dos materiais com maior possibilidade de ganho térmico para o interior dos ambientes, através da

incidência da radiação solar direta, difusa e a refletida pelo entorno Este trabalho pretende

analisar o desempenho térmico de edifícios multipavimentos com fachadas de vidro diretamente

expostas à radiação solar em Teresina, capital do Estado do Piauí. A cidade está localizada a

05°05’ de Latitude Sul e a 42°49’ de Longitude Oeste, apresenta clima tropical caracterizado por

duas estações bem definidas: de janeiro a junho, quente-úmido e, de julho a dezembro, quente-

seco, com temperatura média anual de 26,5° C e média de umidade relativa de 70,0%. Neste

trabalho é analisada a relação entre o parâmetro WWR (Window Wall Ratio, razão entre área de

janela e área de fachada) e a variação de temperatura interna através de medições in loco e, por

meio de simulações computacionais, determinar a carga térmica dos ambientes com WWR entre

100 e 40% com intervalos de 20 pontos percentuais e para as várias orientações de fachadas A

tipologia das edificações segue os padrões internacionais, evidenciando uma preocupação maior

com aspectos estéticos e formais, desprezando as características climáticas e os parâmetros de

conforto para as regiões de clima quente. Essas edificações adotam grandes áreas envidraçadas

sem quaisquer tipos de proteção, não apresentando adequação ao clima e latitude da cidade. Com

base nos resultados das medições de temperatura e de umidade relativa do ar foi identificado que

nos horários de ocupação, os ambientes não apresentaram em nenhum momento, temperatura

menor ou igual a 29 °C, de acordo com os padrões de conforto para cidades de clima quente.

Com os resultados das simulações computacionais foi possível identificar através das cargas

térmicas, as fachadas sul e norte como as melhores orientações e a fachada oeste a orientação

mais desfavorável. Para as janelas com WWR=40%, para todas as orientações, observou-se o

menor ganho interno de calor. Fica evidente a necessidade de se ponderar o percentual de WWR

e a escolha correta da orientação das fachadas para o melhor desempenho e conforto térmico das

edificações multipavimentos em Teresina.

Palavras-chave: Desempenho térmico; área de janela; conforto térmico; simulação

computacional.

ABSTRACT

The thermal performance of a building refers to the physical process of energy transfer between

the building and its surroundings.. Among the elements of your envelope, the windows represent

one of the materials most likely to gain heat to the interior environments, through the incidence

of solar radiation, direct, diffused and reflected by the surroundings This study aims to examine

the thermal performance of multiple flooring buildings with glass facades directly exposed to

solar radiation in Teresina, capital of Piaui State. The city is located 05 ° 05 'South Latitude and

42 ° 49' West Longitude, has a tropical climate characterized by two well defined seasons:

January to June, hot-humid and, from July to December, hot-dry, with average annual

temperature of 26.5 ° C and average relative humidity of 70.0%. In this paper we analyze the

relationship between the parameter WWR (Window Wall Ratio, ratio of window area and front

area) and the variation of internal temperature by measuring the spot and through computer

simulations to determine the heat load environments with WWR of 100 and 40% with intervals

of 20 percentage points and for various orientations of the facades. The types of buildings,

following international standards showing a greater concern with formal and aesthetic aspects,

ignoring the climatic characteristics and parameters of comfort for warm climates. These

buildings have adopted large glass areas without any kind of protection, with no significant

adaptation to climate and latitude of the city. Based on the results of measurements of

temperature and relative humidity was found that in the times of occupation, the environments

did not present at any time, temperature less than or equal to 29 ° C, according to the standards

of comfort to the cities of hot climate With the results of the simulations were identified through

the thermal loads, the south and north facades as the best guidelines and the west front the most

unfavorable direction. For windows with WWR=40% for all orientations, there is less heat gain.

It is evident the need for considering the percentage of WWR and choosing the correct

orientation of the facades for the best performance and thermal comfort of multiple flooring

buildings in Teresina.

Keywords: Thermal performance; window area; thermal comfort; computer simulation.

SUMÁRIO

RESUMO..............................................................................................................................

.. 8

ABSTRACT..........................................................................................................................

.

9

Lista de Figuras...................................................................................................................... 13

Lista de Tabelas..................................................................................................................... 19

Lista de Siglas........................................................................................................................

20

Lista de equações................................................................................................................... 22

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO........................................................................................

24

1.1 OBJETIVOS.................................................................................................................

28

1.1.1 Objetivo geral............................................................................................................... 28

1.1.2 Objetivos específicos....................................................................................................

28

1.2. Estrutura do Trabalho..................................................................................................... 28

CAPÍTULO 2 – DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL, ENERGIA E

DESEMPENHO TÉRMICO DAS EDIFICAÇÕES........................................................

30

2.1 Desenvolvimento Sustentável.......................................................................................... 30

2.2 Consumo e Recursos Naturais......................................................................................... 32

2.3 Energia: Considerações sobre a matriz energética brasileira........................................... 35

2.3.1 Energia elétrica.............................................................................................................

39

2.4 Desempenho térmico e conforto ambiental: Aspectos gerais.......................................... 44

2.4.1 Desempenho Térmico................................................................................................... 44

2.4.1 Conforto Ambiental...................................................................................................... 45

2.5 Parâmetros Climáticos..................................................................................................... 57

2.5.1 Tempo e Clima..............................................................................................................

57

2.5.2 Regiões e Climas...........................................................................................................

58

2.5.3 Radiação Solar..............................................................................................................

60

2.5.4 Temperatura, calor, vento e umidade...........................................................................

63

2.5.5 Dados das condições climáticas de Teresina................................................................

65

2.5.6 Parâmetros de Conforto para Teresina......................................................................... 67

2.6 Parâmetros Arquitetônicos..............................................................................................

70

2.6.1 Trocas Térmicas............................................................................................................ 71

CAPÍTULO 3 – METODOLOGIA................................................................................... 76

3.1 Medições de variáveis climáticas..................................................................................... 76

3.2 Simulações de temperatura e fluxo térmico..................................................................... 82

3.2.1 Arquitrop 3.0................................................................................................................ 86

3.2.2 Radiasol........................................................................................................................ 86

3.2.3 Sol-Ar 6.1.1.................................................................................................................. 86

3.2.4 Texto Comfort V 3.2.................................................................................................... 87

3.2.5 Analysis Bio v. 2.1.5.................................................................................................... 87

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................... 89

4.1 Resultados das medições de temperatura e umidade relativa do ar................................ 89

4.1.1 Resultados das medições realizadas no período quente-úmido................................... 89

4.1.2 Resultados das medições realizadas no período quente-seco...................................... 92

4.1.3 Resultado comparativo das medições realizadas nos períodos quente-úmido e

quente-seco............................................................................................................................

97

4.2 Simulações computacionais............................................................................................. 98

4.2.1 Resultados das simulações computacionais.................................................................. 103

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES...................................................................................... 105

REFERÊNCIAS................................................................................................................. 107

APÈNDICES....................................................................................................................... 113

Apêndice I............................................................................................................................ 114

Apêndice II........................................................................................................................... 119

Apêndice III.......................................................................................................................... 124

Apêndice IV.......................................................................................................................... 129

Apêndice V........................................................................................................................... 134

Apêndice VI.......................................................................................................................... 135

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Oferta Interna de Energia - Estrutura de Participação das Fontes

Renováveis e Não Renováveis. Brasil, Países da OCDE e Mundo

em 2006 e 2007

38

Figura 2.2 Consumo de energia elétrica por região em 2007

41

Figura 2.3 Consumo final energético por setor (Mtep) nos anos de 2006 e 2007

41

Figura 2.4 Oferta Interna de Energia. Consumo Final e Perdas. Brasil 1997

a 2007

42

Figura 2.5 Oferta Interna de Energia: Consumo por Setor e Consumo Final

43

Figura 2.6 Carta bioclimática para Teresina com indicação das zonas

50

Figura 2.7 Zoneamento bioclimático brasileiro

53

Figura 2.8 Localização das células com dados medidos

54

Figura 2.9 Mapa Climatológico Simplificado do Brasil

59

Figura 2.10 Ângulos de altitude solar, azimute solar e incidência

61

Figura 2.11 Gráfico dos comprimentos de onda da luz solar

62

Figura 2.12 Gráfico da radiação solar diária (kWh/m²) para o mês de março

em Teresina

62

Figura 2.13 Gráfico da radiação solar diária (kWh/m²) para o mês de outubro em

Teresina

63

Figura 3.1 Situação das edificações 1 e 2

77

Figura 3.2 Fachada nordeste e vista interna do ambiente pesquisado do

Prédio do INSS (E100), com WWR=100%.

77

Figura 3.3 Fachada nordeste e vista interna do ambiente pesquisado do

prédio Pintos Magazine (E80), com WWR de 80%.

78

Figura 3.4 Planta baixa do terceiro pavimento do prédio do INSS

(WWR=100%), com indicação das salas pesquisadas, 310 e 314.

79

Figura 3.5 Planta baixa do terceiro pavimento do prédio PINTOS

MAGAZINE (WWR=80%), com indicação das salas

pesquisadas, 01e 02.

79

Figura 3.6 Registradores Testo, modelo 175 H2

80

Figura 3.7 Registradores Testo, modelo 175 H1

80

Figura 3.8 Adaptador para os Registradores Testo 175 H2 e 177 H1

80

Figura 3.9 Esquema de distribuição dos equipamentos

82

Figura 3.10 Planta baixa esquemática dos ambientes simulados

84

Figura 3.11 Corte esquemático dos ambientes simulados

84

Figura 3.12 Carta solar com indicação do ambiente simulado para os

azimutes de 45° e 90°.

84

Figura 3.13 Carta solar com indicação do ambiente simulado para os

azimutes de 180° e 270°.

85

Figura 3.14 Carta solar com indicação do ambiente simulado para o azimute

de 0°

85

Figura 4.1 Gráfico de Temp. e UR da sala 310. Prédio do INNS (E100).

Período quente úmido, dias 29, 30 e 31de maio e 2009.

89


Período quente-úmido, dias 29, 30 e 31 de maio de 2009.

90

Figura 4.3 Gráfico de Temp. e UR da sala 01. Prédio do PINTOS

MAGAZINE (E80). Período quente-úmido, dias 12, 13 e 14 de

junho de 2009.

91


MAGAZINE (E80). Período quente-úmido, dias 12, 13 e 14 de

junho de 2009.

92


Período quente-seco, dias 11, 12 e 13 de setembro de 2009.

93


Período quente-seco, dias 11, 12 e 13 de setembro de 2009.

94


MAGAZINE (E80), Período quente-seco, dias 23, 24 e 25 de

setembro de 2009.

95


MAGAZINE (E80), Período quente-seco, dias 23, 24 e 25 de

setembro de 2009.

96

Figura 4.9 Simulação de temperatura para WWR=100%. Fachada 45° - 15

Mar. e 15 de Out.

101


Mar. e 15 de Out.

101


Mar. e 15 de Out.

102


Mar. e 15 de Out.

102

Figura I.1 Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=100%.

Fachada 45° - 15 Mar.

114


Fachada 45° - 15 Out.

114



115



115



116



116



116



117



117



118

Figura II.1 Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=80%.


119



119



120



120



121



121



122



122



123



123

Figura III.1 Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=60%.


124



124



125



125



126



126



127



127



128



128

Figura IV.1 Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=40%.


129



129

Figura IV.3

Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=40%.


130



130



131



131



132



132



133



133

Figura V.1 Avaliação bioclimática para Teresina – Período quente-úmido -

15 de março.

134

Figura VI.1 Avaliação bioclimática para Teresina – Período quente-seco - 15

de outubro.

135

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 Consumo mundial de energia por setor em 2006 em Mtep 38

Tabela 2.2 Estimativa do número de novos consumidores ligados à rede

elétrica pelo Programa Luz Para Todos nas grandes regiões –

Brasil 2004-2008

43

Tabela 2.3 Normais Climatológicas de Teresina. Período: 1961 A 1990 66

Tabela 2.4 Estratégias bioclimáticas para Teresina. Período quente-úmido –

15 de março

68

Tabela 2.5 Estratégias bioclimáticas para Teresina. Período quente-seco –

15 de outubro

68

Tabela 2.6 Estratégias de conforto para Teresina, em percentagem das horas

do mês, para 12 meses

69

Tabela 2.7 Estratégias bioclimáticas para Teresina 70

Tabela 3.1 Normais Climatológicas de Teresina – 15 de março e 15 de

outubro. Período: 1961 a 1990

83

Tabela 4.1 Valores mínimos e máximos de temperatura e de umidade relativa

do ar para as edificações com WWR= 100% (E100) e WWR=80%

(E80)

97

Tabela 4.2 Fluxo térmico máximo (W) e horário de ocorrência no período

quente-úmido (15 de março)

98

Tabela 4.3 Fluxo térmico máximo (W) e horário de ocorrência no período

quente-seco (15 de outubro)

99

Tabela 4.4 Equações para determinar o fluxo térmico máximo (W) nos

intervalos de WWR empregados nas simulações nos períodos

quente-úmido (15 de março) e quente-seco (15 de outubro)

100

LISTA DE SIGLAS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANEEL Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil)

BBL Barril/dia

BEN Balanço Energético Nacional (Brasil

BBCC Building Bioclimatic Chart

BP Building Performance

CMMAD Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento

CE Cost Efficiency

ECV Departamento de Engenharia Civil

EE Energy Efficiency

EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária

ENCAC Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído

EPE Empresa de Pesquisa Energética

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

ICE Índice de Conforto Equatorial

IEQ Indoor environmental Quality

IEG International Energy Agency

INEE Instituto Nacional de Eficiência Energética

INSS Instituto Nacional do Seguro Social

IPT Instituto Paulista de Tecnologia

LabEEE Laboratório de Eficiência Energética em Edificações

OECD Organization for Economic Co-operation and Development

OIE Oferta Interna de Energia

PMV Predicted Mean Vote

PPD Predicted Percentage of Dissatisfied

PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia

TRY Test Reference Year

UFPI Universidade Federal do Piauí

UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul

UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte

UFSC Universidade Federal de Santa Catarina

WWR Window Wall Ratio

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 4.1

y úmido= 4,75x + 92, 5 R

2 = 0, 9256

Equação 4.2

y seco = 5,75x + 160 R

2 = 0, 9888

Equação 4.3

y úmido = 18,75x + 87, 5 R

2 = 0, 9991

Equação 4.4

y seco = 26, 375x + 72, 5 R

2 = 0, 9997

Equação 4.5

y úmido = 25,75x + 85 R

2 = 0, 9994

Equação 4.6

y seco = 40,5x + 65 R

2 = 0, 9986

Equação 4.7

y úmido = 3,75x + 75 R

2 = 1

Equação 4.8

y seco = 9,25x + 77,5 R

2 = 0, 9993

Equação 4.9

y úmido = 25, 125x + 110 R

2 = 0, 9987

Equação 4.10

y seco = 40x + 125 R

2 = 0, 9961

23

24

1. INTRODUÇÃO

O desenvolvimento sustentável e a busca de eficiência energética compartilham duas

necessidades: a primeira diz respeito às inovações tecnológicas e a segunda, a mudanças nos

padrões de consumo.

A partir das necessidades e novos hábitos de consumo da sociedade contemporânea têm

surgido no mercado novos aparelhos eletrônicos e eletrodomésticos que, aliados ao

desperdício e a falta de eficiência dos equipamentos, acarretam o maior consumo de energia,

contribuindo para a crise no setor energético. Para Lucon e Goldemberg (2009, p. 121), as

bases para reorganização deste setor são “a eficiência, a maior participação das fontes

renováveis e a descentralização da produção de energia”.

Nesse sentido Corbella e Yannas (2003) afirmam que um número reduzido de edifícios

contemporâneos são capazes de prover conforto térmico e visual para seus usuários, sem uma

forte dependência dos sistemas convencionais de energia.

Para Lamberts, Dutra e Pereira (2004), o consumo de energia no Brasil praticamente

triplicou nos últimos 18 anos, com maior índice ocorrendo no setor residencial. Meiriño

(2004, p.2) explica que o setor de edificações residenciais e comerciais consome 43% da

energia elétrica no Brasil e afirma que:

[...] 20 a 30% da energia consumida seriam suficientes para o funcionamento

da edificação; 30 a 50% da energia consumida são desperdiçados por falta de

controles adequados da instalação, por falta de manutenção e também por

mau uso; 25 a 45% da energia são consumidos indevidamente por má

orientação da edificação e por desenho inadequado de suas fachadas,

principalmente.

Segundo Santos, (2002, p. 82), “um mesmo projeto de edificação em locais diferentes

pode provocar aumento de até 80% da demanda de energia quando se compara Belém e Porto

Alegre, por exemplo: Isso ocorre porque a insolação e as temperaturas médias anuais diferem

muito entre si”.

O arquiteto deve procurar soluções específicas para cada região, evitando soluções

pretensamente universalistas e, espírito de imitação.

Em paredes com utilização de vidro observa-se que a condução de calor será muito

rápida e ainda mais, com a radiação incidindo diretamente no cômodo ocorrerá um aumento

da temperatura no interior e, aumente ainda mais pelo efeito estufa (CORBELLA; YANNAS,

2003).

25

No caso da utilização passiva dessa radiação solar, a postura é projetual, com ações e

estratégias específicas para cada latitude, considerando orientação das aberturas e necessidade

de sombreamento principalmente quando o envelope da edificação privilegia o uso de grandes

áreas envidraçadas, objetivando sempre o conforto térmico, eficiência energética e redução de

custos.

Segundo Gonçalves e Duarte, (2006, p. 54), visando alcançar o bom desempenho

ambiental e eficiência energética das edificações, “no projeto devem ser consideradas

estratégias de ventilação natural, reflexão da radiação solar direta, sombreamento,

resfriamento evaporativo, isolamento térmico, inércia térmica e aquecimento passivo”.

Entende-se que para qualquer vertente tecnológica, as soluções de projeto relacionam os

mesmos conhecimentos da física aplicada: transferência de calor, mecânica dos fluidos, física

eletromecânica e óptica. É necessário que se aliem os recursos locais com a tecnologia

apropriada para cada situação de projeto.

Deve-se abordar a edificação multipavimentos como uma concentração social em

espaços contíguos e que não pode ser pensada apenas de forma antropocêntrica. Uma

edificação não ocorre de forma isolada do meio ambiente, das relações sociais urbanas, mas

faz parte de uma rede de fenômenos interligados e interdependentes. O desperdício energético

é uma “depleção do capital natural,” seu uso desordenado produz um déficit que se reflete

em custo social, abalando o equilíbrio ecológico e as relações no ambiente urbano (DALY,

2002).

Muitas vezes avalia-se somente o custo de implantação da construção desprezando-se o

benefício ou o ônus de longo prazo. Arquitetos e construtores contam com referencial teórico

disponível que engloba uma série de medidas que possibilitariam a redução das cargas

térmicas nas edificações.

Algumas medidas adotadas para minimizar o fluxo térmico, segundo Batista (2006), são

a proteção contra radiação solar, orientação das superfícies externas e emprego de iluminação

natural. Dessa forma, projetos podem focar eficiência energética sem prejuízo formal.

A postura projetual do arquiteto passa a contribuir para a sustentabilidade no momento

que se posiciona com as questões ambientais e escassez de recursos.

Contudo, a estabilização dos níveis de consumo per capita pressupõe uma mudança de

atitude, de valores, que contraria aquela prevalecente ligada à lógica do processo de

acumulação de capital em vigor desde a ascensão do capitalismo e, que se caracteriza pela

criação incessante de novas necessidades de consumo que implicam no crescimento contínuo

e ilimitado do uso de recursos naturais (ROMEIRO, 2003).

26

Essas necessidades quando se relacionam à edificação, traduz-se em novos

equipamentos eletroeletrônicos, maior área de condicionamento térmico, necessidade de

transporte vertical – mais de um elevador por edificação e nem sempre o aproveitamento de

luz e ventilação natural.

O desempenho térmico de edificações multipavimentos não pode ser tratado

isoladamente, pois no contexto geral está relacionada com a utilização de recursos naturais,

cujo valor de uso baseia-se na utilidade desse bem pelos indivíduos em suas recíprocas trocas.

Como grande parte dos ativos ambientais está sujeito à degradação devido à exploração

pelo homem, implicando vultosos investimentos, análise da capacidade de suporte e custos de

preservação, torna-se necessário buscar métodos que possibilitem avaliá-los em termos

econômicos (MOTA, 2006).

O discurso ambiental só veio a se incorporar às preocupações energéticas na última

década, como forma de contribuição no atendimento às metas estabelecidas no Protocolo de

Kyoto sobre mudanças climáticas.

Nesse momento surgem as primeiras iniciativas no âmbito da economia e uso racional

de energia elétrica, política que atingiu em cheio as edificações até então, e na maioria dos

casos, desprovidas de soluções que privilegiasse a eficiência energética (MEIRIÑO 2004).

Num primeiro momento é razoável compreender o quanto fica difícil para o profissional

aceitar que seu projeto possa ter falhado por falta de uma visão interdisciplinar. Essa prática

interdisciplinar depende do trânsito entre as diferentes formas de adquirir conhecimento e de

uma vivência que grande parte das escolas tradicionais não oferece (MALHEIROS; PHILIPPI

Jr., 2000).

Para Sattler (2007), o conhecimento nas universidades também é fragmentado entre os

vários departamentos com suas próprias especificidades, não existindo trocas entre si e quase

nenhuma cooperação interdepartamental. Nessas circunstâncias, os alunos seguem esse

mesmo modelo e, uma vez profissionais, irão reproduzi-lo em suas áreas de atuação.

O paradigma atualmente vigente que caracteriza as edificações multipavimentos na

maioria das cidades de clima tropical, caso de Teresina, apresenta falhas técnicas ao adotar

postura inadequada a esta latitude, como já explicado anteriormente.

A idéia é um “novo paradigma” cuja vertente seja a de um projeto capaz de responder

de forma positiva aos desafios ambientais da sociedade e possa atrair a adesão de um número

crescente de arquitetos, seguindo uma nova postura projetual, abandonando o paradigma

original problemático cuja concepção formal é desprovida de preocupação com as

características e peculiaridades de cada região.

27

Assim, do ponto de vista do desempenho térmico, o projeto arquitetônico deve se

adequar ainda a cada situação climática e latitude.

A cidade de Teresina, capital do Piauí, estado da região Nordeste, está próxima à linha

do Equador, a 5°5’ de latitude sul e a 42°49’ de longitude oeste, com altitude média de 70 m.

Apresenta clima tropical caracterizados por duas estações bem definidas: de janeiro a junho

quente úmido e de julho a dezembro quente seco.

Devido à sua localização e associado à baixa latitude, recebe forte radiação solar e que

se traduz em altas temperaturas com média anual de 26,5 °C e umidade relativa média anual

de 70% (SILVEIRA, 2007).

Como explicar que amostras representativas de edificações multipavimentos em

Teresina, adotam vidro em grandes aberturas e até fachadas inteiras? Essa prática representa

um problema grave se considerado as características climáticas da região.

A tipologia das edificações segue os padrões internacionais, evidenciando uma

preocupação maior com aspectos estéticos e formais, desprezando as características climáticas

e os parâmetros de conforto para regiões de clima quente. Essas edificações adotam grandes

áreas envidraçadas sem quaisquer tipos de proteção, não apresentando adequação ao clima e

latitude da cidade.

O desempenho térmico de uma edificação se refere ao processo físico de transferência

de energia entre o edifício e seu entorno e está relacionado a vários fatores: - WWR (Window

Wall Ratio, razão entre área de janela e área de fachada ), orientação da edificação, desenho

adequado de suas fachadas, ventilação natural e cor dos revestimentos, são variáveis que

devem ser associadas ao projeto arquitetônico.

Dentre os elementos de sua envoltória, os vidros representam um dos materiais com

maior possibilidade de ganho de calor para o interior dos ambientes, através da incidência da

radiação solar (não só a direta, mas também a difusa e a refletida pelo entorno).

Desta forma, o objetivo geral é analisar o desempenho térmico de edifícios

multipavimentos com fachadas de vidro diretamente expostas à radiação solar, em Teresina,

Piauí.

28

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo geral

▪ Analisar o desempenho térmico de edifícios multipavimentos com fachadas de vidro

diretamente expostas à radiação solar em Teresina-Pi.

1.1.2 Objetivos específicos

▪ Verificar a relação entre o emprego de vidro nas fachadas e a variação da temperatura

interna, através de medições in loco e simulações computacionais;

▪ Comparar as edificações pesquisadas, com recomendações disponíveis de desempenho

térmico e conforto, considerando as características do trópico semi-árido - Zona Bioclimática

7.

1.2 Estrutura do Trabalho

O presente trabalho está estruturado em cinco capítulos, sendo que o primeiro

corresponde à Introdução, onde estão colocados o problema, a justificativa, objetivos e

descrição da dissertação

No capítulo 2 – Desenvolvimento sustentável, energia e desempenho térmico das

edificações – é feita uma abordagem no campo das ciências e saberes, destacando conceitos

sobre desenvolvimento sustentável e a importância da interdisciplinaridade na construção de

uma racionalidade ambiental. É focada, ainda, a relação entre conforto e eficiência energética

e suas relações com o envelope da edificação e as normas vigentes da ABNT que trata das

aberturas para ventilação e sombreamento e estratégias de condicionamento térmico passivo.

No capítulo 3 - Metodologia - são apresentados os procedimentos metodológicos

utilizados durante o desenvolvimento da pesquisa.

No capítulo 4 – Resultados e Discussão - é feita a apresentação e discussão dos

resultados dos monitoramentos realizados.

Por fim, no Capítulo 5 – Conclusões – são apresentadas as conclusões da pesquisa,

comentários e recomendações técnicas.

29

30

CAPÍTULO 2 - DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL, ENERGIA E

DESEMPENHO TÉRMICO DAS EDIFICAÇÕES

Neste capítulo serão abordados aspectos relacionados à eficiência energética,

desenvolvimento sustentável e interdisciplinaridade. Vários autores foram consultados e

experiências semelhantes foram abordadas a fim de complementar a base teórica necessária

ao desenvolvimento da pesquisa.

Foram discutidos ainda, os procedimentos referentes ao desempenho térmico e conforto

ambiental, tendo como base as Normas Brasileiras pertinentes e os parâmetros que tratam dos

critérios de sustentabilidade das edificações multipavimentos na cidade de Teresina.

2.1 Desenvolvimento sustentável

O termo sustentabilidade emerge no contexto da globalização como a marca de um

limite e o sinal que reorienta o processo civilizatório da humanidade. Mais amplamente

utilizado com referência à sustentabilidade ambiental, na Conferência das Nações Unidas

sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento – Rio 92, este conceito foi ampliado tendo sido

incluídos a sustentabilidade social, econômica, financeira e institucional, consolidando-se

com a realização da Conferência das Nações Unidas sobre os Assentamentos Humanos-

Habitat II, em 1996 (SANTOS; ULTRAMARI; DUTRA, 2004).

Em esquema analítico convencional, sob a ótica de Romeiro (2003), o que seria uma

economia da sustentabilidade é visto como um problema, em última instância, de alocação

intertemporal de recursos entre consumo e investimento por agentes econômicos racionais,

cujas motivações são fundamentalmente maximizadoras de utilidade.

As cidades como sistemas abertos, segundo Santos, Ultramari e Dutra (2003), têm uma

profunda e complexa dependência de recursos externos e, isso sem dúvida dificulta a

obtenção da sustentabilidade urbana sofrendo ainda com a contradição imposta por aspectos

intrínsecos a esse espaço; auto-suficiência em consumo, disposição de resíduos sólidos e

líquidos, disponibilidade de moradias adequadas e transportes públicos eficientes.

O problema da economia política da sustentabilidade é visto como problema de

distribuição intertemporal de recursos naturais finitos, o que pressupõe a definição de limites

para seu uso.

Com a Revolução Industrial, a capacidade da humanidade de intervir na natureza dá um

novo salto colossal e que continua a aumentar sem cessar. Baseada no uso intensivo de

31

grandes reservas de combustíveis fósseis, a Revolução Industrial abriu caminho para uma

expansão inédita da escala das atividades humanas, que pressiona fortemente a base de

recursos naturais do planeta.

Os estágios de desenvolvimento do homem primitivo até o homem tecnológico dos dias

atuais podem ser correlacionados com a energia consumida. Goldemberg (2003) comenta a

evolução de uso de energia, desde o homem primitivo sem uso de fogo, do homem caçador da

Europa que, há aproximadamente cem mil anos atrás queimava madeira para obter calor e

cozinhar e o homem industrial na Inglaterra em 1875, que dispunha da máquina a vapor.

A quase totalidade da energia, até o fim da Idade Média, provinha do uso da madeira

sob a forma de lenha, provocando a destruição de quase toda a floresta que recobria a Europa.

A explosão populacional dos últimos dois séculos provocou um aumento de consumo de

energia per capita, 100 vezes em relação ao consumo do homem primitivo.

Para Goldemberg (2003, p. 172), “isso só foi possível através do aumento do uso do

carvão como fonte de calor e potência, no século dezenove; do uso de motores a explosão

interna, que levaram ao uso maciço de petróleo e seus derivados; e do uso da eletricidade

gerada inicialmente em usinas hidrelétricas e, depois em usinas termoelétricas”.

Segundo Romeiro (2003) é necessário que se criem condições sócio-econômicas,

institucionais e culturais de estímulo ao progresso tecnológico poupador de recursos naturais e

ao mesmo tempo uma mudança dos padrões de consumo para que não ocorra um crescimento

contínuo e ilimitado do uso dos recursos naturais per capita.

A estabilização desses níveis de consumo pressupõe uma mudança de atitude e de

valores contrários à prevalecente lógica ligada ao processo de acumulação do capital vigente.

Seria em última análise, uma mudança de uma “civilização do ter” para uma “civilização do

ser” (ROMEIRO, 2003).

O desenvolvimento sustentável é um termo que surgiu com o nome de

ecodesenvolvimento no início da década de 1970, existindo uma controvérsia sobre as

relações entre crescimento econômico e meio ambiente. Essa postura se apresentava

exacerbada no meio científico, principalmente e após a publicação do relatório do Clube de

Roma que pregava o crescimento econômico zero como forma de evitar a catástrofe ambiental

(ROMEIRO, 2003).

Ele emerge desse contexto como proposição conciliadora em que se reconhece que o

progresso técnico efetivamente relativiza os limites ambientais mas não os elimina e que o

crescimento econômico é condição necessária mas não suficiente para eliminação da pobreza

e disparidades sociais.

32

Já na Conferência das Nações Unidas sobre o Ambiente Humano, em 1972 em

Estocolmo, a qual deu origem ao Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente –

PNUMA, chegou-se à conclusão de que era preciso redefinir o próprio conceito de

desenvolvimento devido à complexidade das questões envolvidas (NOVAES, 2003).

Na 38ª Assembléia Geral das Nações Unidas em 1983, foi criada a Comissão Mundial

sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento - CMMAD, com o objetivo de avaliar os resultados

da Conferência de Estocolmo realizada em 1972. A partir dessa comissão foi gerado um

documento, base para a Cúpula da Terra e que passou a ser conhecido como “Relatório

Brundtland” (FELDMANN, 2003)

Em 1987, a Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, presidida

pela Primeira-Ministra da Noruega Gro Harlem Brundtland, adotou o conceito de

Desenvolvimento Sustentável em seu relatório sob o título original Our Common Future

(Nosso Futuro Comum), como aquele “que atende às necessidades do presente, sem

comprometer a capacidade de as gerações futuras atenderem também às suas” (MOUSINHO,

2003, p. 357).

Este conceito foi definitivamente incorporado como um princípio durante a Conferência

das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento – Eco-92, no Rio de Janeiro.

A Declaração de Política da Cúpula Mundial sobre Desenvolvimento Sustentável,

realizada em Johanesburgo em 2002, traz a afirmação de que o Desenvolvimento Sustentável

é constituído sobre três pilares e que são interdependentes e mutuamente sustentadores –

desenvolvimento econômico, desenvolvimento social e proteção ambiental. É um paradigma

que deixa claro a complexidade e o inter-relacionamento de questões críticas como:

degradação ambiental, desperdício, pobreza, decadência urbana, crescimento populacional e

demais questões relativas a igualdade de gêneros, saúde, conflito e violência aos direitos

humanos (MOUSINHO, 2003).

2.2 Consumo e recursos naturais

A construção de uma racionalidade ambiental, segundo Leff (2001), implica a formação

de um novo saber e a integração interdisciplinar do conhecimento para explicar o

comportamento de sistemas socioambientais complexos. O saber ambiental abre uma

perspectiva ao progresso do conhecimento questionando os dogmas ideológicos e

problematizando os paradigmas científicos, base de construção da civilização moderna. Dessa

forma, o saber ambiental propicia a transformação do campo do conhecimento gerando novos

33

objetos interdisciplinares de conhecimento, novos campos de aplicação e novos processos

sociais de objetivação onde se constrói a racionalidade ambiental.

Segundo Cidade (2001), nas ciências sociais, insatisfações com os limites explicativos

de sistemas dominantes têm suscitado a emergência de teorias pós-modernas.

A visão da realidade sob novas formas nos leva a considerar que a rigidez da ciência

moderna dominante representa um sério obstáculo a um conhecimento profundo e verdadeiro

do mundo social e natural. A ciência moderna, ao mesmo tempo em que provocou uma

indiscutível expansão dos horizontes do conhecimento, vem apresentando sinais de crise.

Com a emergência da questão ambiental na atualidade e que se apresenta com variadas

conotações políticas e normativas aparentemente dissociadas da prática científica, permitiu

um aumento da visibilidade de limitações do conhecimento estabelecido (CIDADE, 2001).

Entre outras propostas, “alguns desses movimentos questionam a racionalidade

econômica como guia de decisões que podem vir a afetar gerações futuras. Outros buscam

valorizar a natureza, com base não em sua separação tradicional como objeto, mas em sua

universalização” (CIDADE, 2001.p. 100).

Essa abordagem trata das questões suscitadas pelo discurso ambiental da atualidade com

a temática sociedade-natureza, que traz a contribuição desse campo de conhecimento no foco

das atenções.

Quanto mais se estudam os problemas de nossa época, mais se é levado a perceber que

eles não podem se entendidos isoladamente, pois são problemas sistêmicos. A escassez de

recursos e a degradação do meio ambiente combinam-se com populações em rápida expansão,

o que leva ao colapso das comunidades locais, à violência étnica e tribal, que se tornou a

característica mais importante da era pós-guerra fria (CAPRA, 1996).

O conhecimento de que é necessária uma profunda mudança de percepção e de

pensamento para garantir a nossa sobrevivência, ainda não atingiu a maioria dos líderes das

nossas corporações nem os administradores e nem os professores de nossas grandes

universidades.

As dramáticas mudanças de pensamento que ocorreram na física, no princípio do século

XX (relatividade e física quântica), têm sido amplamente discutidas por físicos e filósofos

durante mais de 50 anos. Mudanças de paradigmas, de acordo com Kuhn1 (apud Chalmers,

1993), ocorrem sob a forma de rupturas descontínuas e revolucionárias denominadas

mudanças de paradigmas (CHALMERS, 1993).

1 Thomas Samuel Kuhn (1922-1996). Filósofo americano publica em 1962 o livro Estrutura da Revolução

Científica, onde apresenta a concepção de “paradigma”.

34

O paradigma que está agora retrocedendo dominou a nossa cultura por várias centenas

de anos, durante os quais modelou nossa moderna sociedade ocidental e influenciou

significativamente o restante do mundo. É o modelo econômico dissociado da finitude dos

recursos naturais e que considera o meio ambiente como mera externalidades.

Segundo a teoria neoclássica, o homo economicus, através da racionalidade do

consumidor, busca “satisfazer seus desejos ao máximo com o mínimo de esforço e obter a

maior quantidade do que é desejável a expensas do mínimo indesejável, ou seja, maximizar o

prazer” (COHEN, 2003, p. 246).

No Capítulo 4 da Agenda 21, sobre Mudança dos Padrões de Consumo, são citadas a

pobreza e a degradação do meio ambiente como estreitamente relacionadas:

Enquanto a pobreza tem como resultado determinados tipos de pressão

ambiental, as principais causas da deterioração ininterrupta do meio

ambiente mundial são os padrões insustentáveis de consumo e produção,

especialmente nos países industrializados. Motivo de séria preocupação, tais

padrões de consumo e produção provocam o agravamento da pobreza e dos

desequilíbrios (AGENDA 21, 1994, p.14).

Há o questionamento de alguns economistas sobre os conceitos tradicionais de

crescimento econômico, ressaltando a importância de que se persigam objetivos econômicos

que levem plenamente em conta o valor dos recursos naturais e, para que se formulem

políticas nacionais coerentes é preciso ampliar o conhecimento acerca do papel do consumo

relacionado ao crescimento econômico e à dinâmica demográfica (AGENDA 21, 1994).

Nem sempre está claro para cada habitante deste planeta, o papel que exerce na sua

condição de consumidor e no poder político que lhe é conferido. Esse consumidor afluente

encontra-se atordoado pela gama de opções de consumo à sua disposição sem se dar conta das

suas repercussões no meio ambiente pelo consumo desenfreado (FELDMANN, 2003).

Um padrão insustentável de consumo é causa principal da deterioração do meio

ambiente e gestor do processo de desigualdade social e pobreza.

Os importantes aumentos de renda gerados pela expansão do comércio internacional no

século XIX alimentaram a difusão dos novos padrões de consumo criados pela Revolução

Industrial, universalizando dessa forma não uma tecnologia industrial, mas novos padrões de

consumo, oriundos dos países que lideraram o processo de industrialização (FURTADO,

1998).

Nas regiões marginalizadas dos países em desenvolvimento, a penetração do progresso

técnico se circunscreve inicialmente aos padrões de consumo limitando seus efeitos à

modernização dos estilos de vida de certos segmentos da população. Segmentos

http://rebal21.ning.com/xn/detail/u_30k66h4s39e1z

35

modernizados da sociedade acabam se tornando estruturas bloqueadoras da dinâmica sócio-

econômica, como o latifúndio e corporativismo, gerando um desperdício do potencial de

poupança através de formas abusivas de consumo, drenando os recursos para o exterior e

promovendo a desigualdade social.

Para Cohen (2003), a pós-modernidade propõe que o indivíduo se recoloque como um

cidadão do mundo, a partir de seus fragmentos: raça, sexo, sexualidade, idade entre outras.

Isso facilita a descontextualização e elimina a continuidade ligada à noção de nacionalidade.

O consumo exige condicionamentos automáticos enquanto a nacionalidade implica

comprometimento político e generosidade na postura social. Essa sociedade de consumo

começou a ser contestada também nos países de centro, mais por razões éticas e ideológicas,

devido à sua incapacidade de resolver problemas de exclusão social e altíssimos custos

ecológicos e psicológicos da urbanização acelerada.

Uma análise dos padrões de consumo de uma sociedade se reporta necessariamente ao

nível de bem-estar dos indivíduos que dela fazem parte. No entanto essa relação não é trivial,

para isso, é necessário avaliar quais necessidades a serem definidas como necessidades

objetivas para a vida humana e seu bem-estar, em vez de apenas prever a demanda como se

fosse um resultado da lógica do crescimento (COHEN, 2003).

2.3 Energia: considerações sobre a matriz energética brasileira

A energia, em quaisquer países, é o fator determinante para o desenvolvimento sócio-

econômico, é inerente às ações humanas e, se processa através de apoio mecânico, térmico e

elétrico. Variáveis, tais como: facilidade de acesso da população aos serviços básicos de infra-

estrutura como saneamento, transporte, saúde e energia, definem o grau de desenvolvimento

de um país (ANEEL, 2008).

As decisões do Brasil na área de energia dependem dos rumos que norteiam o

desenvolvimento econômico e não simplesmente ser calcada em meros modelos (LUCON;

GOLDENBERG, 2007).

Em 1973, ocorre o primeiro choque do petróleo. Na ocasião, o valor do barril passou de US$ 2

para US$ 10 a preços da época. O Brasil teve de buscar alternativas para a importação desta

commodity em larga escala, face ao cenário de oferta abundante e preços baixos terem ficado no

passado (LUCAS, 2009).

No segundo choque do petróleo em 1979, quando o valor do barril chegou a US$ 35, é

quando o Governo intensifica as pesquisas alternativas com a busca do óleo offshore –

36

reservas contidas em mar aberto e incentiva o programa do álcool. Mais tarde o Proálcool se

tornaria o embrião das pesquisas em bicombustíveis ((ROSA, 2009; LUCAS, 2009).

Na segunda metade da década de 1980 com a queda do preço do barril de petróleo, a

energia passa ao segundo plano no cenário político brasileiro.

Segundo Rosa (2009), na década de 1990 a doutrina neoliberal dominante se opôs ao

papel do Estado na energia, reduzindo-o à dimensão econômica de mercado.

“Em 1995, a Emenda Constitucional n.º 9 tornou flexível o monopólio da Petrobras e

permitiu a atuação de grupos privados em toda a cadeia do segmento econômico” (LUCAS,

2009, p. 39).

As privatizações passam a assegurar a expansão da energia elétrica, que na ótica da

economia globalizada apresenta-se como um bom negócio, atraindo grandes empresas

transnacionais cabendo ao Estado o papel regulador para dirimir conflitos de interesse.

“A desregulamentação da energia foi apenas uma parte do processo de liberalização da

economia sob a globalização financeira cujo resultado contingente ou necessário foi a crise

econômica mundial de 2008 (ROSA, 2009, p. 11 ).

A competição internacional segundo Mielnik (2009), na busca por recursos e o perfil

das necessidades energéticas, dão ao Brasil uma vantagem pelas condições favoráveis de

acesso a alternativas que respondem aos desafios fundamentais dos próximos 20 anos,

especialmente em matéria de segurança energética e a sustentabilidade.

Aumentar a participação dessas alternativas na matriz energética até 2030 deverá

ampliar as condições de oferta. O cenário de referência do Plano Nacional de Energia 2030

prevê que a demanda de energia naquele ano será de 402,8 milhões de toneladas equivalente

de petróleo (TEP), crescendo a uma taxa anual de 3 % entre 2007 e 2030 (MIELNIK, 2009).

O Balanço Energético Nacional 2008, ano base 2007, apresenta os principais

indicadores e análises sobre os destaques de energia em 2007 e comparações com o ano

anterior, para as principais fontes energéticas: hidro, petróleo, gás natural, energia elétrica,

carvão mineral, lenha e produtos da cana (BEN, 2008).

O grande destaque da matriz energética brasileira em 2007 foram os produtos derivados

da cana-de-açúcar, com uma produção total de 388,7 mil bbl (barril/dia), representando um

incremento de 27% se comparado com a produção de 2006 (BEN, 2008).

Segundo Tolmasquim, Guerreiro e Gorini (2007), a competitividade da cana-de-açúcar

com fins energéticos é o principal fator de expansão de produção do etanol. No cenário

macroeconômico e aproveitando esse potencial brasileiro, o excedente de produção passa a

37

ser um bem exportável com significado relevante para a balança interna (TOLMASQUIM;

GUERREIRO; GORINI, 2007).

De acordo com dados contidos no relatório do BEN em 2008, o bagaço de cana, antes

descartado como resíduo, hoje é utilizado como fonte de energia de biomassa principalmente

nos setores energético-produção de álcool, eletricidade e produção de açúcar, apresentando

um incremento, em 2007, de 11% em relação a 2006 (BEN, 2008).

Com o aumento do consumo do etanol como combustível automotivo, evidencia-se uma

redução no consumo de gasolina, aliviando a pressão sobre a demanda e o refino de petróleo

(TOLMASQUIM; GUERREIRO; GORINI, 2007).

Segundo Goldenberg e Lucon (2007), já em 2004, os produtos energéticos resultantes

da cana-de-açúcar, contribuíram com 13,5% da matriz energética.

Ainda como fonte de energia, a lenha representa 29% do consumo doméstico e na

produção de carvão vegetal apresentou um crescimento no mesmo período, de 13,2%

(GOLDENGERG; LUCON, 2007).

Um dos principais indicadores do desenvolvimento econômico e do nível de qualidade

de vida de qualquer sociedade é o consumo de energia. Esse parâmetro se reflete no ritmo das

atividades industrial, comercial e de serviços, bem como na capacidade da população para

adquirir bens e serviços tecnologicamente mais avançados. Com a aquisição de automóveis há

uma demanda por combustíveis e, com o consumo de bens duráveis-eletrodomésticos e

eletroeletrônicos, passa a exigir acesso à rede elétrica e ato contínuo, exerce uma pressão

sobre o consumo de energia elétrica (ANEEL, 2008).

A economia mundial viveu entre 2003 e 2007 um ciclo de expressiva expansão, reflexo

da variação crescente do PIB, que em 2003 foi de 3,6% atingindo 4,9% em 2007.

No mesmo período, a variação acumulada do consumo de energia foi de 13%, passando

de 9.828 milhões de toneladas equivalentes de petróleo (tep) em 2003 para 11.099 milhões de

tep em 2007 (ANEEL, 2008).

Em termos de utilização de fontes renováveis de energia em relação ao resto do mundo,

o Brasil, comparativamente, apresenta vantagens. Em 2007, 45,9% da OIE (Oferta Interna de

Energia) do Brasil, foi proveniente de fontes renováveis, enquanto a média mundial foi de

12,9% e nos países da OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development)

foi de apenas 6,7% (valores de 2006), conforme informações da IEG (International Energy

Agency), dados de referência contidos no Relatório do Balanço Energético Nacional relativo

ao ano de 2007 (BEN, 2008).

38

Na Figura 2.1 é representada a composição da matriz energética brasileira e mundial, e a

comparação da participação de fontes renováveis.

Figura 2.1: Oferta Interna de Energia - Estrutura de Participação das Fontes Renováveis e Não

Renováveis. Brasil, Países da OCDE e Mundo em 2006 e 2007. Fonte: BEN, 2008.

Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica (2008), quando considerado o volume

total de energia fornecido, qualquer que seja a fonte, o grupo formado por residências,

agricultura, comércio e serviço, público se constitui no maior consumidor responsável pela

absorção de 2.937 milhões de toneladas equivalentes de petróleo (tep) em 2006, vindo a

seguir, transportes com 2.226 milhões de tep, e indústria, com 2.180 milhões de tep, como

mostra a Tabela 2.1 (ANEEL, 2008.

Outras fontes descritas na Tabela 2.1 incluem: Geotermia, eólica, solar, biomassa,

dentre outras.

Tabela 2.1 Consumo mundial de energia por setor em 2006 em Mtep. Fonte: ANEEL, 2008

39

2.3.1 Energia Elétrica

As necessidades energéticas do Brasil, nas próximas duas décadas, resultarão da

evolução da atividade econômica, do nível de renda da população, e das políticas de

sustentabilidade a serem implementadas para oferta de energia.

A geração de energia elétrica no Brasil, analisado por Lucon e Goldemberg (2007),

Shaffer, Szklo e Machado (2007), apresenta um crescimento médio anual da ordem de 4,2%

compreendendo o período de 1980 a 2002.

Para Antunes Sobrinho (2008), Lucon e Goldemberg (2007), aproximadamente 433

usinas hidrelétricas estão em operação no Brasil. Entre estas usinas, 25 unidades têm potência

instalada superior a 1.000 MW cada, e são responsáveis por mais de 70% da capacidade

elétrica instalada total, isso representa uma capacidade total de aproximadamente 100.000

MW no final de 2007 (SHAFFER; SZKLO; MACHADO, 2007; LUCON; GOLDEMBERG,

2007).

Tendo como base o cenário macroeconômico de referência, a previsão é que em 2030 o

consumo de energia elétrica no Brasil supere o patamar de 1080 TWh o que equivale a uma

expansão de 4% ao ano no período considerado (TOLMASQUIM; GUERREIRO; GORINI,

2007).

Aprioristicamente, exclui-se do horizonte do estudo uma parcela de 30% do

potencial hidroelétrico nacional à guisa de impactos ambientais. Nessas

condições, avalia-se que a participação da energia hidráulica na oferta de

eletricidade, da ordem de 90% em 2005, cairia para pouco mais de 70% em

2030. Já a geração térmica convencional (nuclear, a gás natural e carvão

mineral) expandiria sua participação de 7% para 15% (TOLMASQUIM;

GUERREIRO; GORINI, 2007, p 59).

Na visão de Antunes Sobrinho (2008), esse mix de hidrelétricas e térmicas é importante,

pois, em hidrologias favoráveis, as hidrelétricas reduzem os custos operacionais das térmicas

e, nas desfavoráveis, as térmicas contribuem para a segurança operativa do sistema. Ressalta

ainda que essa complementaridade resulte na expansão da geração ao mínimo custo para o

consumidor.

Convém ressaltar, que, na exposição de Tolmasquim, Guerreiro e Gorini (2007), o

problema não reside somente na economia, mas nos obstáculos das questões ambientais.

Para atender o crescimento da demanda anual de eletricidade no Brasil, que se situa em

torno de 5.000 MW, é necessário que a expansão atenda o critério de mínimo custo e

maximize o uso de fontes renováveis e baixo impacto ambiental e de fontes que aproveitem as

40

diversidades hidrológicas entre regiões do Brasil e de países vizinhos (ANTUNES

SOBRINHO, 2008).

Para Antunes Sobrinho (2008), com esse conjunto de medidas o Brasil manteria a

geração de hidroeletricidade cuja matriz energética estaria num patamar que o qualificaria

como a mais limpa do planeta, em termos de emissão de gases do efeito estufa e de resíduos

do processo de produção (ANTUNES SOBRINHO, 2008).

O suprimento de energia elétrica em qualquer país representa um fator indispensável ao

bem-estar social e vetor do crescimento econômico. Segundo a ANEEL, (2008), o Brasil, é

ainda muito deficitário nesses quesitos em várias regiões. Atribui-se esse déficit tanto pela

falta de acesso como pela precariedade do atendimento.

Somam-se a essas dificuldades, a grande extensão do território nacional e da

distribuição geográfica dos recursos. Essas peculiaridades regionais tornam-se grandes

desafios ao planejamento da oferta e gerenciamento da demanda (ANEEL, 2008).

O Brasil é um país com quase 184 milhões de habitantes, segundo estimativas do

Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), e se destaca como a quinta nação mais

populosa do mundo. Em 2008, cerca de 95% da população tinha acesso à rede elétrica.

Segundo dados divulgados no mês de setembro pela Agência Nacional de Energia Elétrica

(ANEEL), o país conta com mais de 61,5 milhões de unidades consumidoras em 99% dos

municípios brasileiros, destas, a grande maioria, cerca de 85%, é residencial (ANEEL, 2008).

O Nordeste, Centro-Oeste e Norte historicamente concentram a maior parte da

população sem acesso à rede. O atendimento foi comprometido por fatores como grande

número de habitantes com baixo poder aquisitivo (no Nordeste principalmente), baixa

densidade demográfica na região Centro-Oeste e, no caso da região Norte, baixa densidade

demográfica e pequena geração de renda, aliada às características geográficas. Estas últimas,

por sinal, comprometeram a extensão das redes de transmissão e distribuição. A região Norte

apresenta o maior potencial para aproveitamentos hidrelétricos do país (Figura 2.2), (ANEEL,

2008).

41

Figura 2.2. Consumo de energia elétrica por região em 2007. Fonte: ANEEL 2008

Em 2007, o setor industrial continuou a ser o maior consumidor, imediatamente seguido

por transportes e residências, como pode ser observado na Figura 2.3 (ANEEL, 2008).

Figura 2.3. Consumo final energético por setor (Mtep) nos anos de 2006 e 2007. Fonte: ANEEL 2008.

A energia que atende às necessidades da sociedade em geral, movimentando a indústria,

o transporte, o comércio e demais setores econômicos do país recebe a denominação de

Consumo Final no Balanço Energético Nacional.

42

Na Figura 2.4 apresenta-se a evolução da Oferta Interna de Energia, as Perdas e o Consumo

Final, no período 1970 a 2007, considerados os mais representativos de um balanço

energético. Nota-se um crescente distanciamento entre as curvas de Oferta Interna de Energia

e do Consumo Final, resultado do crescimento das perdas acima do crescimento do Consumo

Final (BEN, 2008).

As performances negativas das curvas em 1981 resultam da recessão

econômica mundial, provocada pelo aumento dos preços internacionais do

petróleo em 1979. Em 1990, os resultados negativos foram reflexos do plano

econômico da época, que bloqueou as aplicações financeiras da sociedade (BEN, 2008, p. 21).

Figura 2.4. Oferta Interna de Energia. Consumo Final e Perdas. Brasil 1997 a 2007. Fonte: BEN 2008.

Por setores, o industrial, como ocorre tradicionalmente, continuou a liderar o ranking

dos maiores consumidores de energia elétrica, com a aplicação de 192.616 GWh em 2007.

Este setor se caracteriza, também, por ser o principal abrigo de uma tendência que tem

evoluído nos últimos anos: a autoprodução de energia, ou investimentos realizados por

consumidores de grande porte em usinas geradoras para suprimento próprio e venda do

excedente em mercado (ANEEL, 2008).Em 1995, a quantidade produzida foi de 14.923 GWh,

volume 14,6% superior ao de 1992. Em 1998, ano de constituição do mercado livre, atingia

20.583 GWh, volume 37,9% superior ao de 1995. Outro setor que se destaca pelo volume

absorvido aliado ao acentuado crescimento é o residencial. Em 2007, ele absorveu 90.881

GWh, quantidade muito inferior à registrada pela indústria, mas, ainda assim, o segundo

maior do país. No setor comercial o consumo foi de 58.535 GWh, no público, de 33.718

GWh, agropecuário, 17.536 GWh, e transportes, 1.575 GWh, como mostrado na Figura 2.5.

(BEN, 2008)

43

Figura 2.5. Oferta Interna de Energia: Consumo por Setor e Consumo Final. Fonte: BEN 2008

Também contribuíram para esse comportamento o aumento do número de unidades

consumidoras formalmente ligadas (grandes regiões - Brasil, 2004-2008) à rede elétrica. Este

fenômeno foi proporcionado tanto pelos programas de regularização de ligações clandestinas,

desenvolvidos individualmente pelas distribuidoras, quanto pelas novas ligações realizadas

pelo Programa Luz para Todos do Governo Federal, coordenado pela Eletrobrás. E nos

quatro anos de vigência, o programa realizou um total de 1,6 milhão de ligações, beneficiando

7,8 milhões de pessoas, segundo dados do Ministério de Minas e Energia, divulgados em

maio de 2008 pela Empresa de Pesquisa Energética (EPE). Como pode ser observado na

Tabela 2.2, a maior parte das ligações foi realizada nas regiões Nordeste e Sudeste (ANEEL,

2008).

Tabela 2.2. Estimativa do número de novos consumidores ligados à rede elétrica pelo

Programa Luz Para Todos nas grandes regiões – Brasil 2004-2008.

Fonte: MME-EPE, 2008 apud ANEEL (2008)

44

2.4 Desempenho térmico e conforto ambiental: Aspectos gerais

2.4.1 Desempenho térmico

O desempenho térmico de uma edificação, segundo Nayak, Hazra e Prajapati (1999), se

refere ao processo físico de transferência de energia entre o edifício e seu entorno.

Para os edifícios, o aumento ou diminuição da carga térmica deve ser estimado

permitindo que a seleção dos equipamentos, no caso de climatização por meios mecânicos,

possa ser feita corretamente.

Dentre os elementos de sua envoltória, os vidros representam um dos materiais com

maior possibilidade de ganho de calor para o interior dos ambientes, através da incidência da


O desempenho térmico está relacionado a vários fatores: relação entre o parâmetro

WWR (Window Wall Ratio, razão entre área de janela e área de fachada), orientação da

edificação, desenho adequado de suas fachadas, ventilação natural e cor dos revestimentos,

variáveis que devem ser associadas ao projeto arquitetônico.

Descrito por Vittorino (2007), o desempenho térmico é a resposta higrotérmica da

edificação, em uma determinada condição climática típica, para condições de uso e ocupação

definidos. Ao longo do dia, ocorrem ganhos e perdas de calor por todos os elementos de

vedação. As fontes internas de calor e frio têm atuação intermitente e não há parâmetros

simples que caracterizem adequadamente o comportamento térmico das edificações

(VITTORINO, 2007).

O desempenho térmico de uma edificação poderá ser satisfatório se o seu projeto for

desenvolvido buscando adequá-lo ao clima local. Os arquitetos precisam conhecer os

parâmetros de desempenho térmico, condição para a escolha de uma alternativa adequada

para o projeto arquitetônico.

Vários processos de troca de calor são possíveis entre a edificação e o meio exterior, tais

como:

▪ fluxos de calor por condução de vários elementos;

▪ transferência de calor a partir de diferentes superfícies, por convecção e radiação;

▪ radiação solar transmitida através de elementos transparentes e que é absorvida pelas

superfícies internas dos ambientes.

45

Usuários também podem ser inteirados de quanta energia poderia ser poupada ou a

temperatura ser diminuída, para justificar gastos adicionais com propostas e alterações

estruturais na edificação (NAYAK; HAZRA; PRAJAPATI, 1999).

O desempenho térmico de um edifício depende de um grande número de

fatores. Eles podem ser resumidos como: (design) variáveis (dimensões

geométricas dos elementos de construção), [...] janelas, orientação,

dispositivos de sombreamento, as propriedades dos materiais ( densidade,

calor específico, condutividade térmica, transmissividade, dentre outras. [...]

dados metereológicos ( radiação solar, temperatura, velocidade dos ventos,

umidade relativa do ar, [...] ganhos térmicos internos devido aos ocupantes,

iluminação e equipamentos de climatização (NAYAK; HAZRA;

PRAJAPATI, 1999).

2.4.2 Conforto ambiental

O homem é um ser homeotérmico e seu organismo é mantido a uma temperatura

interna constante. Havendo perda ou ganho de calor, segundo Lamberts, Dutra e Pereira

(2004), pode ocorrer um aumento ou diminuição da temperatura corpórea.

Para Frota e Shiffer (2003), essa temperatura é da ordem de 37 °C, com limites entre

36,1°C e 37,2 °C tendo como limite inferior 32°C e quando se observa temperatura superior,

da ordem de 42 °C identifica-se como valor para sobrevivência e ocorre em estado de

enfermidade.

Uma pessoa está confortável, segundo Corbela e Yannas (2003) com relação a um

acontecimento ou fenômeno, quando pode senti-lo ou observá-lo sem que isso gere

preocupação. “Então, diz-se que uma pessoa está em um ambiente físico confortavel quando

se sente em neutralidade com relação a ele”(CORBELLA; YANNAS, 2003, p. 30).

Para Frota e Shiffer (2003), o organismo humano experimenta sensação de conforto

térmico quando perde calor para o ambiente, sem recorrer a qualquer mecanismo de

termorregulaçã., O calor produzido pelo metabolismo é compatível com a atividade que

desenvolve.

O organismo, através do metabolismo, adquire energia e cerca de 20% é transformada

em potencialidade de trabalho, a parcela restante, cerca de 80%, se transforma em calor a ser

dissipado para que o organismo se mantenha em equilíbrio. Para a situação de repouso

absoluto – mecanismo basal, o calor dissipado pelo corpo e cedido ao ambiente é de ceca de

75W.

46

Na situação de atividade de escritório o valor de metabolismo de MET (1 MET = 58.15

W /m² da superfície do corpo). é de 130W atingindo MET de 800W em atividade esportiva

(LAMBERTS, DUTRA; PEREIRA, 2004).

A termorregulação, apesar de ser o meio natural de controle de perdas de calor pelo

organismo, representa um esforço extra e por conseguinte, uma queda de potencialidade de

trabalho (FROTA; SHIFFER, 2003).

A temperatura interna do organismo humano se mantem relativamente constante

mesmo em ambientes cujas condições termo-higrométricas são as mais variadas. Isso ocorre

por intermédio de seu aparelho termorregulador que comanda a redução dos ganhos ou perdas

de calor através de alguns mecanismos de controle (FROTA; SHIFFER, 2003);

(LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA 2004).

Quando as condições ambientais propiciam perdas de calor do corpo - reação ao frio,

num patamar que excede as necessidades para manutanção de sua temperatura interna

constante, há uma reação do organismo – sistema nervoso simpático, buscando minimizar as

perdas aumentando as conbustões internas.

Segundo Frota e Shiffer (2003), Lamberts, Dutra e Pereira (2004), a redução das trocas

térmicas entre o indivíduo e ambiente se processa com o aumento de resistência térmica da

pele por meio da vasoconstrição e arrepio, aumentando a rugosidade da pele evitando a perda

de calor por convecção.

No caso de reação ao calor, quando as perdas de calor são inferiores às necessárias para

manutenção da temperatura interna constante, o mecanismo a ser disparado é a vasodilatação

e a exudação, dessa forma a pele se resfria atingindo uma temperatua mais próxima do

ambiente evitando perdas por radiação e convecção.

A vestimenta passa a ter papel importante como barreira para as trocas térmicas por

convecção, ao manter uma camada mínima que seja de ar parado, dificultando as trocas por

convecção e radiação.

“A vestimenta adequada será função da temperatura média ambiente, do movimento do

ar, do calor produzido pelo organismo e, em alguns casos, da umidade do ar e da atividade a

ser desenvolvida pelo indivíduo” (FROTA; SHIFFER, 2003, p. 23).

Sob as óticas de Lamberts, Dutra e Pereira (2004) e de Frota e Shiffer (2003), a

resistência térmica da roupa é de grande importância na sensação de conforto térmico

humano. A resistência térmica da vestimenta, depende do tipo de tecido, da fibra e do ajuste

ao corpo e, quanto maior a resistência térmica, tanto menor serão suas trocas de calor com o

meio. Essa variável é medida em “clo”: do inglês clothing e equivale a 0,15 °C m²/W.

47

Muitas são as condições de conforto térmico e, são função de uma série de variáveis e

dependem do tipo de clima. O índices de conforto térmico para um clima seco por exemplo,

não são os mesmos que proporcionam conforto em clima temperado ou frio.

São os índices de conforto térmico que agrupam as condições que proporcionam as

mesmas respostas. Esses índices foram desenvolvidos com base em diferentes aspectos do

conforto e podem ser classificados como a seguir:

▪ Índices biofísicos – baseados nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente;

▪ Índices fisiológicos – que se baseiam nas reações fisiológicas originadas por condições

conhecidas de temperatura seca do ar, temperatura radiante média, umidade do ar e

velocidade do vento;

▪ Índices subjetivos, esses baseados nas sensações subjetivas de conforto sob condições

em que os elementos de conforto térmico variam.

Existem algumas dezenas de índices de conforto térmico, mas para as condições

climáticas brasileiras, segundo Frota e Shiffer (2003) e Silveira (1999), as mais conhecidas e

utilizadas são apresentadas:

▪ Carta Bioclimática de Olgyay;

▪ Temperatura Efetiva de Yaglou e Houghthen; ou Temperatura Efetiva Corrigida de

Vernon e Warner;

▪ Índice de Conforto Equatorial ou Índice de Cingapura de Webb;

▪ Equação de Conforto de Fanger;

▪ Limites de Conforto, proposto pelo IPT;

▪ Carta Bioclimática de Givoni.

▪ NBR - 15220 da ABNT – Normas para avaliação de conforto térmico em edificações

A Carta Bioclimática de Olgyay - índice biofísico - teve seu desenvolvimento a partir de

estudos acerca de efeitos de clima sobre o homem na situação de abrigado ou não. Esta carta

estabelece uma zona de conforto construida tendo no eixo x, a temperatura de bulbo seco e

no eixo y, a umidade relativa do ar.

Segundo Olgyay, explicado por Silveira (1999), Frota e Shiffer (2003) e Lamberts,

Dutra e Pereira (2004), a zona de conforto compreende as temperaturas de bulbo seco entre

22 °C e 30 °C e umidade relativa do ar entre 30% e 65%, para regiões de clima quente, em

trabalho leve, vestindo 1”clo” o que corresponde a uma vestimenta leve cuja resitência

térmica equivale a 0,15 °C m²/W.

Índice de Temperatura Efetiva de Yaglou e Houghten, data de 1923 e é definida pela

correlação entre as sensações de conforto e as condições de temperatura, umidade e

48

velocidade do ar e, como índice subjetivo, procura concluir quais são as condições de

conforto térmico (FROTA; SHIFFER, 2003 ).

Temperatura Efetiva Corrigida de Vernon e Warner, em 1932, apresentaram uma

proposta de correção para o índice de Temperatura Efetiva, utilizando o termômetro de globo

em vez de temperatura seca do ar. A temperatura de radiação, sendo superior ou inferior à

temperatura seca do ar, proporciona alterações na sensação de conforto.

A zona de conforto de Vernon e Warner é delimitada sobre o nomograma de

Temperatura Efetiva para pessoas normalmente vestidas e em trabalho leve, e se refere a

regiões de clima quente. Posteriormente, segundo Frota e Shiffer (2003) e Silveira (1999), em

1977, Koenigsberger et al., propõem uma zona de conforto baseado em estudos realizados na

Australia e Cingapura, estabelecendo os limites de 22 °C a 27 °C para a Temperatura Efetiva

e velocidade do ar entre 0,5 e 1,5 m/s como confortáveis para regiões de clima tropical.

Índice de Conforto Equatorial (ICE) ou Índice de Cingapura, desenvolvido por Webb

para ser aplicado a habitantes de clima tropical, de preferência quente úmido.

O gráfico de conforto de Cingapura foi elaborado com base em dados obtidos a partir da

psicologia experimental e análise de testes aplicados em indivíduos completamente

aclimatados na região e indica a existência de um optimum em conforto na faixa de 25,5 °C

na escala ICE (FROTA; SHIFFER, 2003).

Equação de conforto de Fanger – Fanger derivou uma equação geral de conforto para

calcular a combinação das variáveis ambientais: temperatura radiante média, velocidade do ar,

umidade relativa, temperatura do ar, atividades física e vestimenta. Quais os limites de

temperatura e umidade que deveriam ser mantidos para tornar o ambiente de trabalho em

local com condições de conforto térmico? A resposta a estas questões são dadas por meio de

trabalho experimental de Fanger ao avaliar pessoas de diferentes nacionalidades, idades e

sexos, para determinar o voto médio predito PMV (Predicted Mean Vote). O voto médio

predito consiste em valor numérico que traduz a sensibilidade humana ao frio ou calor.

A escala de PMV está dividida em sete pontos de sensações térmicas variando de -3

para frio a +3 para calor, onde o 0 representa a sensação térmica neutra (INNOVA, 1997).

A partir do PMV, segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2004), foi implementado o

conceito de percentagem de pessoas insatisfeitas PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied).

Lamberts e Xavier (1997), em artigo no IV ENCAC, questionam Fanger devido a

diferenças encontradas entre o método e os dados da pesquisa.

Limites de Conforto, proposto pelo IPT, são relatados por Silveira (1999), para locais

onde a temperatura média anual for maior que 20 °C e umidade relativa média superior a

49

70%, o intervalo de conforto para o período diurno situa-se entre 22 °C e 27 °C e estabelece

intervalo de 17 °C a 22 °C para o período noturno. Valores revistos pelo IPT em 1998 em

consonância com a ISO 7730 e, com um percentual de satisfação de 80%, foram estabelecidas

novas variáveis descritas a seguir:

Valor de metabolismo – MET, de 47 a 70 W/m²;

Índice de resistência térmica para vestimenta: 0,35 clo para roupas leves, 0,8 clo para

roupas pesadas e 2,0 clo com cobertores e para o período noturno;

Umidade relativa do ar entre 40% e 60%;

Temperatura média radiante igual à temperatura do ar;

Para as condições descritas, foi estabelecido a temperatura máxima de conforto para o

verão de 29°C, considerando velocidade do ar 0.5 m/s, para atividade leve e vestimenta leve

(SILVEIRA, 1999).

Carta Bioclimática de Givoni.

A carta bioclimática de Givoni (BBCC – Building Bioclimatic Chart) foi concebida para

edifícios e visava corrigir agumas limitaçõs do diagrama de Olgyay. A carta de Givoni é

baseada nas temperaturas internas e explica que o clima interno em edifícios não

condicionados, reage mais largamente à variação do clima externo e, pessoas já aclimatadas

em países de clima quente, suportam, como limites de conforto aceitável, uma grande

variação de temperatura, umidade relativa e velocidade do ar ( GIVONI, 1997).

Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2004), a carta bioclimática de Givoni é a mais

adequada às condiçoes climáticas do Brasil.

A carta bioclimática é construida sobre o diagrama psicométrico, que

relaciona a temperatura do ar e a umidade relativa. Obtendo os valores

dessas variáveis para os principais períodos do ano climático da localidade, o

arquiteto poderá ter indicações fundamentais sobre a estratégia biclimática a

ser adotada no desenho do edifício (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA,

2004).

Sobre a carta bioclimática (Figura 2.6) , dados de temperatura e umidade relativa do ar

(UR %), podem ser plotados diretamente, onde são identificadas nove zonas de atuação. No

diagrama psicométrico inde é plotada a carta bioclimática, são indicados temperatura de bulbo

seco (TBS), temperatura de bulbo úmido [TBU[, umidade U[g/kg] e umidade relativa do ar

UR [%]

50

Figura 2.6. Carta Bioclimática para Teresina com indicação das zonas.

Fonte: Analysis Bio v. 2.1.5. UFSC, ECV, LabEEE, 2009

▪ Zonas de atuação:

(1) zona de conforto; (2) zona de ventilação; (3) zona de resfriamento evaporativo (4)

zona de massa térmica para resfriamento; (5) zona de ar-condicionado; (6) zona de

umidificação; (7) zona de massa térmica para resfriamento; (8) zona de aquecimento solar

passivo; (9) zona de aquecimento artificial.

▪ Zona de conforto

Nesta zona, há uma grande possibilidade de as pessoas perceberem a sensação de

conforto térmico nos pontos delimitados por esta região. A sensação de conforto térmico é

verificada para temperaturas entre 18 e 29 °C e para umidade relativa do ar variando de 20 a

80%.

▪ Zona de ventilação

A ventilação é uma estratégia de resfriamento natural do ambiente que se processa

através da substituição do ar interno (mais quente) pelo externo (mais frio).

▪ Zona de resfriamento evaporativo

Essa estratégia é utilizada para aumentar a umidade relativa do ar e diminuir a sua

temperatura, obtida com uso de vegetação, fontes d’água e outros recursos que resultem na

evaporação da água diretamente no ambiente em que se deseja reduzir a temperatura interna.

51

▪ Zona de inércia térmica para resfriamento

Procedimento visando a utilização de componentes construtivos com maior inércia

térmica (capacidade térmica), possibilitando que a amplitude da temperatura interior diminua

em relação ao exterior, ou seja, os picos de temperatura verificados externamente não serão

percebidos internamente. O emprego de componentes com alta capacidade térmica permite o

atraso da onda de calor fazendo com que este calor incida no ambiente interno apenas no

período da noite, quando existe a necessidade de aquecimento (LAMBERTS et al. 2005, p.

29).

▪ Zona de resfriamento artificial

O resfriamento artificial é recomendado quando as estratégias de ventilação,

resfriamento evaporativo e massa térmica não proporcionam as condições desejadas de

conforto.

▪ Zona de umidificação

A estratégia de umidificação é recomendada quando a temperatura do ar apresenta-se

menor que 27 °C e a umidade relativa abaixo de 20%. Recursos simples, como recipientes

com água colocados no ambiente interno podem aumentar a umidade relativa do ar.

▪ Zona de Inércia térmica e aquecimento solar

Nesta zona, podem-se adotar componentes construtivos com maior inércia térmica,

associado ao aquecimento solar passivo e isolamento térmico, estratégias para evitar perdas

de calor, pois esta zona situa-se entre temperaturas de 14 a 20 °C.

▪ Zona de Aquecimento solar passivo

O aquecimento solar passivo deve ser adotado para os casos com baixa temperatura do

ar. Recomenda-se que a edificação tenha áreas de janelas envidraçadas com orientação para a

maior insolação e aberturas reduzidas nas fachadas que não recebem insolação, nesse caso,

para evitar perdas de calor. Esta estratégia pode ser conseguida através de orientação

adequada da edificação. Também se pode recorrer ao emprego de cores que maximizem os

ganhos de calor, aberturas zenitais, e de isolamento para reduzir perdas térmicas.

▪ Zona de aquecimento artificial

Este tipo de estratégia deve ser utilizado apenas em locais extremamente frios, com

temperatura inferior a aproximadamente 10,5 °C, em que a estratégia de aquecimento solar

passivo não seja suficiente para produzir sensação de conforto.

▪ NBR - 15220 da ABNT – Normas para avaliação de conforto térmico em edificações

A avaliação de desempenho térmico de uma edificação pode ser feita tanto na fase de

projeto, quanto após a construção. Em relação à edificação construída, a avaliação pode ser

52

feita através de medições in-loco de variáveis representativas do desempenho, enquanto que

na fase de projeto esta avaliação pode ser feita por meio de simulação computacional ou

através da verificação do cumprimento de diretrizes construtivas.

A NBR - 15220 apresenta recomendações quanto ao desempenho térmico de

habitações unifamiliares de interesse social aplicáveis na fase de projeto. Ao mesmo tempo

em que estabelece um Zoneamento Bioclimático Brasileiro, são feitas recomendações de

diretrizes construtivas e detalhamento de estratégias de condicionamento térmico passivo,

com base em parâmetros e condições de contornos fixados.

Propôs-se então, a divisão do território brasileiro em oito zonas relativamente

homogêneas quanto ao clima e para cada uma destas zonas, formulou-se um conjunto de

recomendações técnico-construtivas que otimizam o desempenho térmico das edificações,

através de sua melhor adequação climática.

Foi adaptada uma Carta Bioclimática a partir da sugerida por Givoni e detalhada no

anexo B (ABNT, 2003, p. 1-2).

Essa Norma não trata dos procedimentos para avaliação do desempenho térmico de

edificações, os quais podem ser elaborados através de cálculos, de medições in loco ou de

simulações computacionais.

Referências normativas relacionadas a seguir contêm disposições que, ao serem citadas

no texto da ABNT, constituem prescrições para esta parte da NBR.

Projeto 02:135.07- 001/1:2003 - Desempenho térmico de edificações: Parte 1:

Definições, símbolos e unidades;

Projeto 02:135.07-001/2:2003 - Desempenho térmico de edificações: Parte 2: Métodos

de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar

de elementos e componentes de edificações;

Projeto 02:135.07-001/3:2003 - Desempenho térmico de edificações: Parte 3:

Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de

interesse social.

O zoneamento bioclimático brasileiro compreende oito diferentes zonas, conforme

indicado na Figura 2.7.

53

Figura 2.7: Zoneamento bioclimático brasileiro

Fonte: ABNT PN 02:135. 07-001/3:2003.

O território brasileiro foi dividido em 6500 células, cada uma das quais foi caracterizada

pela posição geográfica e pelas seguintes variáveis climáticas:

a) Médias mensais das temperaturas máximas;

b) Médias mensais das temperaturas mínimas;

c) Médias mensais das umidades relativas do ar.

No anexo A do Zoneamento Bioclimático Brasileiro apresenta-se a relação de 330

cidades-células, cujos climas foram classificados e o anexo B apresenta a metodologia

adotada na determinação do zoneamento. Para essas 330 células (Figura 2.8) contou-se com

dados das Normais Climatológicas medidos desde 1961 a 1990 em 206 cidades e outras

fontes medidos desde 1931 a 1960 em 124 outras cidades;

Para as demais células o clima foi estimado, por interpolação, através dos passos B.2.2.1

e B.2.2.2 (ABNT, 2003, p. 14).

54

Figura 2.8: – Localização das células com dados medidos

Fonte: ABNT PN02: 135.07-001/3: 2003.

Vitruvius 2 entendia a arquitetura como um espaço habitável que deveria equilibrar os

aspectos estruturais, funcionais e formais. Os padrões de proporções e princípios de

arquitetura - utilidade, beleza e solidez, formam as bases da Arquitetura Clásica (MACIEL,

2009).

Esse conceito, para os dias atuais, recebe uma nova variável, a eficiência energética, que

é entendida como a obtenção de um serviço com baixo dispêndio de energia. Um edifíco é

mais eficiente energicamente que outro, quando proporciona as mesmas condições ambientais

com menor consumo de energia (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA ( 2004).

Segundo Ghisi (1997), a eficiência energética representa a capacidade de transformação

da menor quantidade de energia possível para a geração da máxima quantidade de trabalho.

Focando o aspecto de eficiência energética, encontram-se várias possibilidades:

racionalização da energia pública, aproveitamento de fontes de energia renováveis,

aproveitamento da iluminação natural através do tipo de abertura nas fachadas, compatíveis

com a orientação do prédio, melhoria das condições de conforto térmico, formação e 2 Marcus Vitruvius Pollio foi um arquiteto e engenheiro romano que viveu no século I a.C. O legado de sua obra

em 10 volumes, De Architectura, data de aproximadamente 40 a.C e constitui no único tratado europeu do

período grego-romano conhecido em nossos dias e serviu de fonte de inspiração a diversos textos sobre

arquitetura e construções, desde a época do Renascimento (MACIEL, 2009).

http://pt.wikipedia.org/wiki/Arquiteto

http://pt.wikipedia.org/wiki/Engenharia

http://pt.wikipedia.org/wiki/Roma

http://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_I_a.C.

http://pt.wikipedia.org/wiki/De_Architectura

http://pt.wikipedia.org/wiki/40_a.C.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Renascimento

55

interferência no clima e micro clima. Esse conjunto de elementos, aliado à especificação de

materiais do envelope da edificação, corresponde a cerca de 30% da probabilidade de redução

de carga térmica. (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2004).

A Revolução Industrial trouxe uma nova gama de materiais, onde aço e concreto

armado se antepõem à tradição das contruçoes em alvenaria, predominantes até o século XIX.

Até a Segunda Guerra Mundial essa tradição persistiu. Desse ponto em diante, grandes

transformações sociais, econômicas e técnicas mudaram o quadro da arquitetura

violentamente.

O formalismo clean de Mies van der Rohe, com suas cortinas de vidro, foi seguido por

várias gerações de arquitetos, internacionalizado de forma indiscriminada e independente da

latitude, clima e cultura, o que viria a ser, segundo Corbella e Yannas (2003), o“edifício

estufa”.

Uma das características da arquitetura moderna é a utilização de grandes fachadas

envidraçadas (ou translúcidas) independentemente da tipologia climática local. Na maioria

das vezes esse uso indiscriminado causa um sobreaquecimento das edificações devido ao

ganho excessivo de carga térmica decorrente da incidência da radiação solar. Desse

sobreaquecimento duas conseqüências são imediatas: o desconforto dos usuários e a

intensificação do consumo de energia elétrica para o condicionamento artificial do ambiente.

Na análise de uma edificação de escritórios multipavimentos em Bahrain, Radhi (2008)

identificou que 65% da eletricidade, foi consumida por sistemas de climatização devido ao

ganho elevado de aquecimento externo e interno da edificação. A razão desse elevado

percentual de consumo deve-se a grandes áreas de fachadas envidraçadas, sem proteção do sol

e dos efeitos da luminosidade do verão.

.Valores semelhantes de consumo de energia demonstrado por Jinghua, Changzhi e

Liwei (2008), ao estudar edificações em Chongqing (cidade submetida ao verão quente e ao

frio de inverno da China), onde os sistemas de condicionadores de ar representam de 50% a

60% do uso de energia elétrica. O estudo conclui que a necessidade de meios mecânicos para

atingir o conforto ambiental, cresce linearmente com o aumento da área envidraçada

(Window Wall Ratio) nas edificações.

Segundo Omer (2008), o conforto dos ocupantes de uma edificação está condicionado a

muitos parâmetros ambientais incluindo velocidade do ar, temperatura, umidade relativa,

qualidade da iluminação e nível de ruído. O objetivo é prover a edificação com um alto nível

de desempenho (BP-building performance) que pode ser definido como qualidade ambiental

56

interna (IEQ-indoor environmental quality), eficiência energética (EE- energy efficiency) e

eficiência no custo (CE-cost efficiency) final da energia de uma edificação (OMER, 2008).

Ghisi, Tinker e Ibrahim (2005), apresentam trabalho que trata da influência da área de

janelas e sua relação com as dimensões dos ambientes, focando iluminação natural e

eficiência energética. Segundo os autores as janelas podem ser responsáveis por grande parte

dos ganhos ou perdas de calor em edificações. Quando suas dimensões não são

cuidadosamente determinadas, as janelas podem contribuir para aumentar o consumo de

energia de edificações de forma significativa.

Áreas de janelas amplas têm que ser analisadas sob o ponto de vista dos ganhos de

iluminação, mas considerando que essas grandes aberturas acarretam maiores ganhos ou

perdas de calor, acarretando maior consumo de energia nas edificações. Desenvolvem ainda

nesse trabalho uma confrontação entre as informações disponíveis na literatura com os

resultados obtidos através de simulação computacional. Com relação à geometria dos

ambientes, a pesquisa identificou que salas com menor profundidade - recomendado na

literatura para permitir melhor aproveitamento da iluminação, não se mostraram adequadas no

quesito de eficiência energética (GHISI; TINKER; IBRAHIM, 2009). A pesquisa mostra

ainda que existe excelente correlação entre consumo de energia e o inverso da profundidade

dos ambientes, ou seja, salas mais profundas apresentam menor consumo de energia em

edificações artificialmente condicionadas e com a integração da iluminação natural com a

artificial.

Carmo Filho (2005), em sua dissertação, aborda as recomendações de Armando

Holanda em seu livro “Roteiro para construir no Nordeste”. São roteiros projetuais com o

objetivo de orientar a criação de espaços arquitetônicos no clima tropical do Nordeste.

Segundo o autor, essas recomendações são mais adequadas à faixa litorânea da região, onde o

clima é quente e úmido. Para as situações de quente-seco ou semi-árido, característica do

sertão nordestino, outras padrões devem ser seguidos. Nesse trabalho, apresenta avaliação

pós-ocupacional de 45 habitações unifamiliares, com base nas recomendações de Holanda

(CARMO FILHO, 2005).

Ordenes, Lamberts e Güths (2005), no trabalho Transferência de Calor na Envolvente

da Edificação, ressaltam a envolvente da edificação como integradora de todos elementos que

separam os ambientes internos das condições climáticas externas. Essa envolvente funciona

como uma barreira em que ocorrem as trocas de energia térmica (calor), umidade e ar

(infiltração e ventilação). Os autores citam ainda que, o conhecimento dos processos físicos

que participam na envolvente permite avaliar a resposta da edificação frente às mudanças

57

meteorológicas (temperatura, radiação solar, vento, dentre outras.) na etapa de projeto e

escolher as alternativas e soluções técnicas que garantam um desempenho térmico adequado à

localidade em que o edifício será construído. O estudo da transferência de calor na envolvente

também representa uma ferramenta importante para diagnosticar o desempenho de uma

edificação existente.

O conforto térmico do ser humano é um parâmetro que exerce enorme influência em sua

saúde e em seu rendimento. Para manter a temperatura interna do organismo relativamente

constante nos mais diversos ambientes com variações de umidade e temperatura, este

processo é feito através de seu aparelho termorregulador que processa e comanda a redução

ou ganhos de calor através de seus mecanismos de controle (FROTA; SHIFFER, 2003).

Segundo Rivero (1986, p.14), “O calor não conhece barreiras e só é possível opor-lhe

resistências de eficácia variável, mas nunca impedir totalmente sua transmissão”.

Em nosso entorno ocorrem processos contínuos de transmissão de calor e isso se deve

ao produto da diferença de temperatura provocado por diversas fontes como radiação solar, o

corpo humano e qualquer tipo de aparelho gerador de calor (RIVERO, 1986).

2.5 Parâmetros Climáticos

2.5.1 Tempo e Clima

Para que haja uma boa arquitetura é necessária a conjugação entre programa de

necessidades e análise climática de forma a responder simultaneamente à eficiência energética

e às necessidades de conforto. Para tanto, é necessário entender as diferenças conceituais entre

tempo e clima.

Tempo, é a variação diária das condições atmosféricas. Entende-se por clima, à

condição média do tempo em dada região, baseada em medições e adota-se o intervalo de

confiabilidade padrão de trinta anos (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2004).

O clima é uma variável que independe do projeto arquitetônico intrínseco à natureza e, a

ação simultânea dessas variáveis exercerá influência no espaço construído. Com a finalidade

de uma análise mais clara e organizada, Lamberts, Dutra e Pereira (2004), dividem o clima

em três escalas distintas: macro clima, mesoclima e micro clima

Estações meteorológicas quantificam as variáveis do macro clima. Características gerais

de uma região podem ser descritas por essas Estações, contendo informações sobre radiação

solar, nuvens, temperatura, umidade, ventos e precipitações pluviométricas. De posse dessas

58

informações, é possível uma adequação do projeto arquitetônico visando conforto e maior

eficiência energética.

A escala mesoclimática é uma escala próxima no nível da edificação e facilmente

identificável: florestas, vales montanhas, litoral e as cidades. As condições locais de clima

recebem influência da vegetação, obstáculos naturais, tipos de solo e topografia.

O micro clima, semelhante ao mesoclima, porém mais próximo da edificação pode ser

concebido e alterado pelo arquiteto. Nessa escala de proximidade, o estudo de variáveis é de

suma importância para a implantação do projeto por conter uma série de variáveis climáticas

do local e que induzirá soluções de projetos mais focados em conforto e eficiência energética.

2.5.2 Regiões e Climas

Para que se possibilite caracterizar o clima do globo e suas várias regiões, é feita uma

divisão em zonas de clima similares e que recebe a denominação de regiões climáticas

(SANTOS, 2002).

O Brasil, devido à grande extensão territorial, possui diferentes tipos de clima são

identificados e, por suas características específicas, passam a ter grande importância quando é

feita uma ponderação das variáveis climáticas na avaliação térmica de uma edificação.

O mapa climatológico simplificado do Brasil (Figura 2.9) mostra graficamente as várias

regiões climáticas em que está dividido o território brasileiro (IBGE, 1978).

59

Figura 2.9: Mapa Climatológico Simplificado do Brasil

Fonte: IBGE – SUEGE-SUPREN. Mapa Brasil Climas – 1978.

A seguir, é feita uma descrição da cada tipo de clima encontrado, característico de cada

zona climática do Brasil.

▪ Clima Equatorial: Compreendendo toda a Amazônia, com temperatura média

oscilando entre 24 °C e 26 °C, o Clima Equatorial tem amplitude térmica anual de até 3 ºC e

abundância de precipitação pluviométrica maior que 2500 mm/ano.

▪ Clima Tropical Zona Equatorial: Essa zona apresenta duas características, uma

Topical, com verão quente e chuvoso e inverno quente e seco. As temperaturas médias ficam

acima de 20 °C e amplitude térmica em torno de 7 °C. As chuvas têm oscilação de 1000

mm/ano a 1500 mm/ano, e a Semi-Árida, porção mais seca do país, onde apresenta

temperaturas médias elevadas (em torno de 27,3 °C) com amplitude térmica em torno de 5 °C

e precipitação pluviométrica menor que 800 mm/ano.

▪ Clima Tropical Nordeste Oriental: É o clima característico das regiões litorâneas onde

as temperaturas médias variam de 18 °C a 26 °C. A amplitude térmica apresenta variações de

acordo com as regiões. Mais ao norte devido à semelhança entre as estações de inverno,

diferenciadas apenas pela presença de chuvas mais constantes no inverno, a amplitude é

60

menor durante o ano. Mais ao sul - latitudes maiores, há uma diferença bem característica das

estações - amplitude térmica maior.

▪ Clima Tropical Brasil Central: Clima com temperaturas médias a faixa de 18 °C a 22

°C, chuvas intensas no verão com precipitação entre 1000 mm/ano a 1800 mm/amo e inverno

podendo gear, devido às massa frias oriundas da massa polar atlântica (IBGE, 1978).

▪ Clima Temperado: Tipo de clima cujas temperaturas médias normalmente situam-se

abaixo dos 20 °C e a amplitude anual variam de 9 °C a 13 °C. O regime de chuvas é bem

distribuído ao longo do ano (entre 1500 mm/ano e 2000 mm/ano). Tem inverno rigoroso,

podendo ocorre neve nas áreas mais elevadas.

2.5.3 Radiação Solar

A radiação solar atinge a Terra sob a forma de ondas eletromagnéticas. O espectro dessa

radiação emitida pelo Sol segue aproximadamente a distribuição do espectro de emissão de

um corpo negro a cerca de 6000 K.

Na camada exterior da atmosfera terrestre, a intensidade da radiação proveniente do Sol

é de 1353 W/m². Esse valor recebe a denominação de Constante Solar. A radiação solar, após

atravessar a atmosfera divide-se em componentes e atinge a superfície terrestre como radiação

direta, radiação difusa e radiação refletida (Figura 2.10).

Radiação direta: atinge diretamente a superfície da Terra e sua intensidade depende da

altitude solar (γ) e do ângulo de incidência dos raios solares em relação à superfície receptora

(θ) é a fonte de luz mais intensa e a principal influente nos ganhos térmicos (FROTA;

SHIFFER, 2003).

61

Figura 2.10. Ângulos de altitude solar, azimute solar e incidência.

Fonte: LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA (2004). Adaptado pelo Autor

Radiação difusa: desviada em diferentes direções pelos componentes da atmosfera;

Radiação refletida: refletida pelo solo (albedo) e objetos circundantes;

O restante da radiação solar é absorvido ou refletido para fora da atmosfera pelos

elementos atmosféricos.

A energia solar que atinge a terra é composta aproximadamente por:

Radiação ultravioleta (UV): entre 1% a 5%;

Radiação visível (LV): 41% a 45% de luz visível;

Radiação infravermelha (IV): de 52% a 60% (ALUCCI, 2008).

Estas três partes da radiação correspondem respectivamente às três faixas de

comprimento de onda:

Os ultravioletas ocorrem de 0,28 a 0,38 μm;

A luz visível de 0,38 a 0,78 μm;

Os infravermelhos de 0,78 a 2,5 μm.

Acima de 2,5 μm (2,5 a 3,00 μm) existem radiações infravermelhas longas que são

emitidas pelos corpos já aquecidos pela radiação solar, como o piso do entorno, as edificações

próximas, dentre outras. (Figura 2.11).

62

Figura 2.11: Gráfico dos comprimentos de onda da luz solar.

Fonte: Corbella e Yannas, 2003. Adaptado pelo Autor.

Essa radiação que atinge a Terra varia de intensidade conforme a latitude. Para a cidade

de Teresina, localizada a 05° 05´ S, no mês de março, a radiação solar diária é de

aproximadamente 6,5 kWh/m², (Figura 2.12).

Figura 2.12 - Gráfico da radiação solar diária (kWh/m²) para o mês de março

em Teresina. Fonte: RADIASOL - UFRGS

63

No mês de outubro, a radiação solar diária é mais intensa (Figura 2.13), superando os

8 kWh/m², fator concorrente do aumento de temperatura.

Figura 2.13 - Gráfico da radiação solar diária (kWh/m²) para o mês de outubro em

Teresina. Fonte: RADIASOL - UFRGS

2.5.4 Temperatura, calor, vento e umidade

“A temperatura pose ser entendida como uma medida do nível energético de um

sistema. Dois corpos podem apresentar temperaturas iguais (mesmo nível energético), mas

possuir energias térmicas totais diferentes” (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES,

2009, p. 35).

O fato de haver um número maior ou menor de moléculas altera a energia térmica total

do corpo. No entanto, segundo Ramalho Junior, Ferraro e Soares (2009, p. 34),[...] “se cada

molécula continua com a mesma energia cinética média que possuía, o grau de agitação é o

mesmo e, conseqüentemente, a temperatura também é a mesma”.

Os dados de temperaura são registrados em °C (Celsius) ou °F (Fahrenheit) através de

termômetros.

Para que se conheça o comportamento da temperatura do ar em um dado local, obtem-se

dados climáticos das normais climatológicas ou em Anos Climáticos de Referência (TRY-

64

Test Reference Year). O tratamento desse dados climáticos podem fornecer valores de

temperatura máxima, mínima e média das temperaturas mais prováveis para cada ano. Deve-

se ressaltar que a sensação de conforto térmico para uma mesma temperatura está diretamente

associada a variáveis como vento e umidade do local.

De posse dessas informações, identificam-se os períodos com maior probabilidade de

desconforto, permitindo ao arquiteto intervir com soluções projetuais que minimizem ou

resolvam o problema.

Variações significativas de direção e velocidade do movimento do ar podem ocorrer em

uma mesma região climática. Esse fenômeno deve-se principalmente pelas diferenças de

temperatura entre as massas de ar, provocando seu deslocamento da área de maior pressão,

onde o ar é mais frio e pesado, para a área de menor pressão com o ar mais quente e leve.

Calor é energia térmica em trânsito entre corpos a diferentes temperaturas.

Quando um corpo recebe calor, este pode produzir variação de temperatura ou mudança

de estado. Quando o efeito produzido é a variação de temperatura, dizemos que o corpo

recebeu calor sensível. [...] “Se o efeito se traduz pela mudança de estado, o calor recebido

pelo corpo é dito calor latente. De modo análogo, quando um corpo cede calor, se houver

diminuição de temperatura, diz-se que o corpo perdeu calor sensível; se houver mudança de

estado, o corpo terá perdido calor latente” (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES,

2009, p. 65).

As variações de intensidade e direção dos ventos são obtidas nas estações

meteorológicas e, de posse dessas informações é possível orientar as aberturas das edificações

aproveitando o benefício da ventilação natural principalmente nos climas de temperaturas

elevadas e, no caso de climas frios, as proteções contra seus efeitos (LAMBERTS; DUTRA;

PEREIRA, 2004).

A umidade do ar resulta da evaporação da água contida nos mares, rios lagos e na terra e

da evapotranspiração dos vegetais.

Duas variáveis são consideradas para identificar a umidade, umidade absoluta (U) e

umidade relativa (UR). A umidade absoluta (U) é a quantidade em peso do vapor d’água

contido em uma unidade de volume de ar (g/m³). Para a umidade relativa do ar (UR), temos

uma relação entre o peso do vapor d’água contido em um metro cúbico (1m³) de ar úmido e o

peso de vapor contido caso estivesse saturado. A umidade relativa é uma percentagem da

umidade absoluta de saturação (SANTOS 2002).

A umidade relativa do ar tende a aumentar quando há diminuição da temperatura e a

diminuir com a elevação da temperatura. Verifica-se que, nos locais com alta umidade, a

65

transmissão de radiação solar é reduzida devido ao vapor d’água e, as nuvens absorvem e

redistribuem a energia na atmosfera. Para Lamberts et al. (2004), em locais com ar muito

seco, os dias tendem a ser muito quentes e as noites frias. Verifica-se também que ocorre um

desconforto quando há elevada umidade relativa do ar e, isto se deve à dificuldade de

evaporação do suor.

2.5.5 Dados das condições climáticas de Teresina

O clima de Teresina é classificado, segundo Köppen (apud Silveira, 2007), como

tropical chuvoso (Aw), caracterizado por dois períodos distintos:

Período quente-úmido – regime de chuvas de verão, durante os meses de janeiro a

junho, com temperaturas médias entre 26,1 e 26,7 °C e umidade relativa em torno de 83%.

Nesse período, as precipitações ficam acima de 200 mm ao mês;

Período quente-seco – nesse período observam-se temperaturas máximas mais elevadas,

atingindo de 33,3 a 36,4 °C, e que ocorrem entre julho a novembro, com temperatura máxima

absoluta de 40,3 °C em outubro. A umidade relativa do ar nesse período situa-se em torno de

56%. Esse período é de grande estiagem, com precipitação pluviométrica abaixo de 20 mm

entre julho e outubro. Na Tabela 2.3, estão contidos os dados das Normais Climatológicas de

Teresina, para o período de 1961 a 1990.

Segundo Silveira (2007, p. 88-89), em Teresina,

A temperatura média anual é de 26,5° C, com pequena amplitude térmica

anual (apenas 3° C). As amplitudes térmicas diárias durante o período seco

são elevadas, podendo atingir até 20° C. Os ventos são fracos, com

velocidade média anual de 1,45 m/s e direção predominante sudeste; a

presença de calmarias é elevada, de 40 a 60% das horas do dia.

Pela localização da cidade de Teresina, próxima à linha do Equador (latitude 05º 05´ S e

longitude 42° 49´ W), a incidência solar vertical (meio-dia) é maior que a incidência

horizontal. Então, a carga térmica de uma edificação tem um valor substancialmente elevado

em valores absolutos por meio da cobertura, somado à inércia térmica das vedações opacas

voltadas para oeste (poente) e que recebem insolação direta no horário das quinze horas

(AGUILERA, 2006).

Dessa forma percebe-se o aumento de temperatura interna proveniente tanto das

vedações em vidro, como das paredes da envoltória dos ambientes e respectivas coberturas.

66

Tabela 2.3. Normais climatológicas de Teresina-PI. Período de 1961 a 1990

MÊS

Temp. Max. Abs.

Temp. Min. Abs.

Temp. Média

Temp.

Máxima

Temp.

Mínima

Umid. Relat. (%)

Precip. (mm)

Nebul. (0-10)

Insol.

Total (horas e décimos)

Vel.

Vento (m/s)

JAN

38,4

20,0

26,7

32,2

22,5

75,0

248,3

6,8

166,5

1,2

FEV 36,2 19,2 23,6 30,1 22,4 83,0 261,0 6,7 151,0 1,2

MAR 36,8 20,2 25,9 30,1 22,4 83,0 286,3 6,9 167,8 1,3

ABR 34,6 19,9 26,3 31,6 22,7 84,0 267,9 6,7 175,9 1,1

MAI 35,0 19,4 26,1 31,8 22,4 81,0 109,5 4,6 231,0 1,2

JUN 35,9 16,4 24,0 32,4 21,2 72,0 25,4 3,3 264,1 1,5

JUL 37,2 15,0 26,0 33,3 20,4 65,0 12,7 2,9 296,7 1,7

AGO 38,6 15,8 25,7 33,5 20,5 59,0 11,6 2,9 287,2 1,7

SET 39,6 16,4 28,4 35,8 22,0 56,0 16,9 3,3 248,9 1,7

OUT 40,3 18,8 29,0 36,4 22,8 58,0 18,0 4,3 249,9 1,7

NOV 39,7 19,4 28,7 35,4 23,0 60,0 64,8 4,9 232,6 1,6

DEZ 39,5 20,0 28,0 34,2 23,1 64,0 126,1 5,8 201,3 1,5

ANO 40,3 15,0 26,5 33,1 22,1 70,0 1678,9 4,9 2672,9 1,45

Fonte: Ministério da Agricultura e Reforma Agrária: Departamento Nacional de Meteorologia, Brasília 1992.

67

2.5.6 Parâmetros de conforto para Teresina

Para a avaliação climática de Teresina,3 adotou-se a Carta Bioclimática de Givoni

(BBCC – Building Bioclimatic Chart), para edifícios, segundo as recomendações de Lamberts

et al. (2005); Silveira (1999, 2007), com metodologia adequada aos climas do Brasil e

aplicável para a cidade de Teresina.

Através do programa Analysis Bio, fez-se uma avaliação das estratégias bioclimáticas

para os períodos quente-úmido e quente-seco e posteriormente para um período de 12 meses,

adotando-se para Teresina os procedimentos sugeridos por Lamberts, Dutra e Pereira (2004.

p. 144-145), e aplicados satisfatoriamente por Silveira (1999).

A avaliação bioclimática de uma cidade pelas normais climatológicas é feita a partir dos

valores mensais de umidade relativa média e da temperatura do ar (média, média das

máximas, média das mínimas, máxima e mínima absoluta).

Traça-se uma linha na carta psicométrica para cada mês, representando a variação de

temperatura e umidade relativa do ar do mês estudado. Esse procedimento é repetido para

todos os meses do ano, obtendo-se um perfil da região, permitindo o cálculo das estratégias

bioclimáticas recomendadas. Após a geração do gráfico no Analysis Bio, tem-se um relatório

de todos os eventos, mês a mês.

Com os gráficos gerados para os períodos quente-úmido e quente-seco (Figuras V1 e VI

1, apêndices V e VI), foi possível determinar as estratégias para 15 de março e 15 de outubro,

mesmo período estabelecido para as simulações computacionais com o programa Arquitrop

3.0.

Na Tabela 2.4, são apresentadas as estratégias bioclimáticas para Teresina em 15 de

março e a partir da plotagem das normais climáticas na carta psicométrica de Givoni (1997),

(Figura V 1 do apêndice V).

3 A versão do Analysis Bio 2.1.5 – 2009 (LabEEE – UFSC), não disponibiliza o Ano de Referência (TRY – Test

Reference Year), para a cidade de Teresina. Dessa forma, os dados climatológicos foram inseridos manualmente.

68

Tabela 2.4. Estratégias Bioclimáticas para Teresina. Período quente-úmido – 15 de março.

Situação Estratégias por zonas (%) Estratégia geral (%)

Conforto

0

Desconforto (calor)

Zona de ventilação 87,25 Zona de ar-condicionado 12,75

100

100

Fonte: Analysis Bio v. 2.1.5. UFSC, ECV, LabEEE, 2009.

Nas estratégias para 15 de outubro, (Tabela 2.5), adotou-se o mesmo procedimento

metodológico para o período quente-úmido - 15 de março, cujos resultados foram originados

do gráfico da Figura VI 1 do apêndice VI.

Tabela 2.5. Estratégias Bioclimáticas para Teresina. Período quente-seco – 15 de outubro.


Conforto

40,52

Desconforto (calor)

Zona de ventilação 26,65 Zona de massa térmica para resfriamento 11,76 Zona de ar-condicionado 21,7

59,48

100


As estratégias bioclimáticas para Teresina durante 12 meses, gerados pelo programa

Analysis Bio, são apresentadas na Tabela 2.6.

69

Tabela 2.6. Estratégias de conforto para Teresina, em percentagem das

horas do mês, para 12 meses.

ESTRATÉGIAS DE CONFORTO PARA TERESINA

MÊS 1 2 5 2, 3 e 5 3 e 4

JAN 29,11 28,43 13,83 9,59 -

FEV 65,78 8,13 - 23,10 -

MAR - 100 - - -

ABR - 85,25 14,76 - -

MAI 3,74 47,51 12,96 - -

JUN 63,26 - - 32,92 4,83

JUL 60,66 - - 28,21 4,71

AGO 64,16 - - 24,30 11,54

SET 47,22 - 14,99 25,25 11,98

OUT 39,70 - 21,73 26,93 4,50

NOV 40,86 - 17,12 29,44 1,01

DEZ 42,93 - 10,52 28,00 -

(1) Zona de conforto; (2) Ventilação, (3) Massa térmica para resfriamento; (4)

Resfriamento evaporativo; (5) Ar condicionado.

Fonte: UFSC; ECV; LabEEE, 2009.

Os resultados obtidos, através da plotagem dos dados climáticos de Teresina, são

apresentados na Tabela 2.7.

70

Tabela 2.7. Estratégias Bioclimáticas para Teresina.


Conforto

24,4

Desconforto (calor)

Zona de Ventilação 35,80 Zona de ventilação + Zona de Massa Térmica para Resfriamento 2,7 Zona de ventilação + Zona de Massa Térmica para Resfriamento + Resfriamento Evaporativo 16,5 + Zona de Massa Térmica para Resfriamento + Resfriamento Evaporativo 3,6 Zona de Massa Térmica para Resfriamento 2,3

Zona de Ar-Condicionado 14,7

75,6

100

Fonte: Silveira (1999).

Os resultados obtidos demonstram que 24,4% das horas do ano são de conforto e o

desconforto ocorre em 75,6% das horas restantes. A ventilação é recomendada em 55% das

horas e o emprego de climatização (ar-condicionado) é recomendado para 14,7% das horas do

ano.

Ainda são recomendadas outras estratégias, tais como, Massa Térmica para

Resfriamento e Resfriamento Evaporativo (SILVEIRA, 1999).

Demais estratégias estão associadas ao emprego de materiais com alta inércia térmica e

orientação das fachadas para evitar os ganhos de calor produzidos pela radiação solar.

2.6 Parâmetros arquitetônicos

A arquitetura, principalmente nas regiões predominantemente quentes do Brasil, pode

contribuir de forma significativa para minimizar a diferença entre as temperaturas externas e

internas (FROTA; SHIFFER, 2003).

71

Segundo Givoni (1997), o maior impacto da forma sob o ponto de vista da temperatura

interna é, o efeito que a área das superfícies da envoltória têm com o percentual de troca de

calor com o meio externo,

“O percentual da área do envelope (fachada) da edificação em relação ao volume ou

área de piso, determina a exposição relativa da edificação em relação à radiação solar e, dessa

forma, os efeitos no clima interno dos ambientes” (GIVONI, 1997, p. 50).

A forma e função na arquitetura são variáveis intrínsecas e originam-se desde a

concepção dos espaços, a partir do programa de necessidades, ponto de partida da criação do

projeto arquitetônico.

O aspecto formal da arquitetura exerce grande influência no desempenho térmico e

conforto dos ambientes, considerando não só os aspectos mecânicos do envelope da

edificação, mas a orientação de suas fachadas, considerações sobre latitude e características

climáticas do sítio onde será implantado.

Para Frota e Shiffer (2003, p. 66),

Um desempenho térmico satisfatório da arquitetura, com utilização apenas

de recursos naturais, pode não ser possível em condições climáticas muito

rígidas. Mesmo nesses casos devem-se procurar propostas que maximizem o

desempenho térmico natural, pois, assim, pode-se reduzir a potência

necessária dos equipamentos de climatização, visto que a quantidade de

calor a ser retirada ou fornecida ao ambiente resultará menor.

Nas épocas do ano, cujas condições térmicas climáticas não sejam tão severas, há a

possibilidade de não ser preciso o uso contínuo desses equipamentos.

2.6.1 Trocas térmicas

As trocas térmicas entre os corpos advêm de uma das duas condições:

▪ existência de corpos que estejam a temperaturas diferentes;

▪ mudança do estado de agregação.

O calor envolvido entre corpos com diferenças de temperatura (corpos mais

quentes perdem e os mais frios ganham), isto é, quando o efeito é a variação de temperatura

dizemos que o corpo recebeu calor sensível (RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES,

2009).

No âmbito do conforto termo-higrométrico, segundo Frota e Shiffer (2003), o elemento

que proporciona as trocas térmicas por mudança do estado de agregação – sem mudança de

temperatura, é a água. Este fenômeno é apenas nos casos de passar do estado líquido para o

72

estado de vapor e do estado de vapor para o líquido (calor latente), (FROTA; SHIFFER,

2003).

As trocas de calor envolvendo variação de temperatura denominam-se trocas secas e as

trocas envolvendo água são denominadas trocas úmidas.

Para o fenômeno de trocas secas, temos a troca por convecção, radiação e condução.

A convecção consiste no transporte de energia térmica de uma região para outra por

meio do transporte de matéria, o que só pode ocorrer nos fluidos (líquidos ou gases)

(RAMALHO JUNIOR; FERRARO; SOARES, 2009).

Quando o movimento do ar advém de causas naturais, como o vento, o mecanismo de

troca entre a superfície e o ar passa a ser considerado convecção livre. No caso de superfícies

horizontais, quando o fluxo é ascendente, há coincidência do sentido do fluxo com o natural

deslocamento das massas de ar aquecidas, enquanto, no caso de fluxo descendente, o ar,

aquecido pelo contato com a superfície, encontra nela mesmo uma barreira para sua ascensão,

dificultando a convecção (FROTA; SHIFFER, 2003; GIVONI, 1997).

No caso das trocas úmidas, esta se processa pela mudança de condição de agregação da

água, da fase líquida para a fase de vapor e da fase de v apor para a fase líquida.

Os mecanismos de trocas úmidas são: a evaporação e a condensação.

Descritos por Ramalho Junior, Ferraro e Soares (2009), a evaporação é a vaporização

espontânea de um líquido, sob quaisquer condições, como resultado da agitação térmica

molecular. [...] “A qualquer temperatura, algumas moléculas do líquido adquirem energia

cinética superior à média e conseguem vencer as forças de coesão entre as partículas,

abandonando o líquido através da superfície livre (RAMALHO JUNIOR; FERRARO;

SOARES, 2009, p. 112).

A condensação é a troca úmida decorrente de mudança da fase gasosa do vapor d’água

contido no ar para a fase líquida (FROTA; SHIFFER, 2003).

Na condução térmica, o calor é transmitido de uma extremidade a outra de uma

superfície por meio da agitação molecular e dos choques entre as moléculas.

Segundo Ramalho Junior, Ferraro e Soares (2009, p. 127), [...] “para que ocorra a

condução, deve existir um meio material. No entanto, é a energia que se propaga; as partes do

corpo não se deslocam, havendo apenas transmissão de agitação molecular”.

A condução térmica em edifícios se dá pelo processo de transferência de

calor através dos materiais sólidos (uma parede ou um forro), do lado mais

quente para o lado mais frio do elemento da edificação. Seu percentual de

troca depende da condutividade do material e espessura do elemento do

envelope em questão (GIVONI, 1997, p. 110).

73

A troca de calor por radiação nas edificações é o processo no qual a energia se propaga

em forma de ondas eletromagnéticas através do espaço, sem necessidade de um meio de

propagação, ocorrendo mesmo no vácuo.

O comprimento de onda dessa energia é medida em mícron (um milionésimo de metro -

µ), ou em nanômetros (um bilionésimo de metro – nm). As superfícies opacas dos materiais

possuem três propriedades, as quais determinam seu comportamento a respeito da radiação:

emissividade, absortância e refletância e que variam de acordo com o comprimento de onda

da radiação (GIVONI, 1997; FROTA; SHIFFER, 2003).

▪ Emissividade (ε): Quociente da taxa de radiação emitida por uma superfície pela taxa

de radiação emitida por um corpo negro, à mesma temperatura. Todas as grandezas relativas

às propriedades radiantes dos componentes devem fazer referência ao comprimento de onda

da radiação e à sua direção de incidência ou de reflexão ou de emissão. Quando estas

informações forem omitidas, trata-se de propriedades totais hemisféricas (ABNT, 2003, p.3).

▪ Absortância (α): Quociente da taxa de radiação solar absorvida por uma superfície

pela taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície (A radiação solar está

concentrada na região do espectro eletromagnético compreendida entre comprimento de onda

de 0,2 m e 3,0 m.), (ABNT, 2003, p.3).

▪ Refletância (ρ): Quociente da taxa de radiação solar refletida por uma superfície pela

taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície (ABNT, 2003, p.3).

Propriedade física de um material homogêneo e isótropo, no qual se verifica um fluxo

de calor constante, com densidade de 1 W/m2, quando submetido a um gradiente de

temperatura uniforme de 1 Kelvin por metro (2).

▪ Condutividade térmica (λ): Propriedade física de um material homogêneo e isótropo,

no qual se verifica um fluxo de calor constante, com densidade de 1 W/m2, quando submetido

a um gradiente de temperatura uniforme de 1 Kelvin por metro. A condutividade térmica é

expressa por W/m °C (ABNT, 2003, p.2).

▪ Fator solar de elementos opacos (FSo): Quociente da taxa de radiação solar transmitida

através de um componente opaco pela taxa da radiação solar total incidente sobre a superfície

externa do mesmo.

▪ Fator solar de elementos transparentes ou translúcidos (FSt): Quociente da taxa de

radiação solar diretamente transmitida através de um componente transparente ou translúcido,

sob determinado ângulo de incidência, mais a parcela absorvida e posteriormente

retransmitida para o interior, pela taxa da radiação solar total incidente sobre a superfície

externa do mesmo (ABNT, 2003, p.3).

74

▪ Transmissividade (τ): propriedade do material de transmitir parte de energia radiante

diretamente para o interior. Para superfícies transparentes ou translúcidas, parte da radiação

solar incidente é refletida (ρ), parte é transmitida (τ) e outra é absorvida (α) e transformada em

calor (GIVONI, 1997; LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2004).

75

76

CAPÍTULO 3 – METODOLOGIA

Esta pesquisa, realizada na cidade de Teresina, Piauí, foi desenvolvida em duas etapas.

O primeiro momento consistiu em medições de variáveis climáticas in loco, realizadas em

duas edificações, com uso de vidro de 80 e de 100%, diretamente expostas à radiação solar

com suas fachadas voltadas para nordeste.

A segunda etapa se refere às simulações de fluxo térmico e de temperatura do ar, com o

uso do programa computacional Arquitrop 3.0, considerando WWR de 100, 80, 60 e 40% e

para as orientações nordeste, leste, sul, oeste e norte.

3.1 Medições de variáveis climáticas

Para a escolha dos locais de medições das variáveis climáticas, foi realizado

levantamento de edificações, que possuíssem área de janela – WWR (Window Wall Ratio)

entre 80% e 100% de emprego de vidro, e cujas aberturas não apresentassem quaisquer tipos

de elementos de proteção solar, voltadas à mesma orientação.

No levantamento inicial foram identificadas 12 edificações multipavimentos e após

análise preliminar, por meio de fotos, plantas e avaliação do entorno urbano, foram

selecionadas duas amostras, com os percentuais de WWR de acordo com os critérios já

descritos: uma edificação pública, prédio do Instituto Nacional do Seguro Social- INSS, com

WWR=100% (E100) e uma comercial, prédio do Pintos Magazine, com WWR=80% (E80),

ambas localizadas na zona central da cidade de Teresina, Piauí (Figura 3.1).

77

Figura 3.1 Situação das Edificações 1 e 2. Fonte: Google Earth, 2009.

A vedação da fachada do prédio do INSS (E100) é de vidro de 4 mm incolor, com 1/3

do vão da janela, jateado na parte inferior, na altura de peitoril (Figura 3.2). O vidro tem

aplicação de filme fumê acima do peitoril, apresentando desbotamento e aproximadamente

30% dessa película está desagregada da superfície. As salas pesquisadas, 310 e 314, possuem

aparelhos de climatização (condicionador de ar de janela).

Figura 3.2. Fachada nordeste e vista interna do ambiente pesquisado do Prédio do INSS (E100), com

WWR=100%. Fonte: Autor.

78

As salas 01 e 02 do prédio Pintos Magazine (Figura 3.3) não contam com equipamentos

de climatização. A vedação dessas salas é com vidro de 4 mm incolor e 20% da área de janela

(peitoril), é em alvenaria rebocada e pintura na cor clara.

Figura 3.3. Fachada nordeste e vista interna do ambiente pesquisado do prédio Pintos Magazine (E80), com

WWR=80%. Fonte: Autor.

Após análise prévia das tipologias, ambas com 10 pavimentos e com as fachadas das

salas pesquisadas voltadas para Nordeste. Foi definido o terceiro pavimento para realização

das medições nas duas edificações.

Para cada edificação pesquisada, foram selecionadas duas salas eqüidistantes das

extremidades, com orientação Nordeste (45°), corredor central, cujo envoltório dos ambientes

não recebem radiação solar direta ou ganhos de calor por condução nas paredes laterais e

posterior à fachada principal. Dessa forma, foi possível direcionar as medições e avaliação

térmica dos ganhos de calor nas fachadas diretamente expostas à radiação solar.

Na Planta Baixa Esquemática (Figura 3.4) está representada a indicação das salas

pesquisadas e orientação da Edificação1(E 100).

79

Figura 3.4. Planta baixa do terceiro pavimento do prédio do INSS (WWR=100%), com indicação das salas

pesquisadas, 310 e 314. Fonte: Adaptado pelo autor.

Na Planta Baixa Esquemática (Figura 3.5) estão indicadas as salas pesquisadas e

orientação da Edificação 2 (E 80).

Figura 3.5. Planta baixa do terceiro pavimento do prédio Pintos Magazine (WWR=80%), com indicação das

salas pesquisadas, 01e 02. Fonte: Adaptado pelo autor.

A partir das Normais Climatológicas de Teresina, é feita uma análise do clima no

intervalo de tempo de realização da pesquisa e dessa forma são identificadas as principais

características climáticas.

Segundo o projeto de norma ABNT 15220 (2003), para que se proceda à avaliação do

desempenho térmico de edificações por meio de medição, toma-se o dia de referência para

análise. Deve ser um dia típico de projeto, precedido de pelo menos um dia com

características semelhantes (DORNELLES, 2004).

80

No primeiro momento, iniciou-se com a definição das tipologias representativas e

integrantes das amostras selecionadas e organização de tarefas para determinação dos

intervalos e duração de tempo das coletas de temperatura e umidade relativa para o período

quente-úmido e quente-seco.

Para as medições de temperatura e de umidade de ar, optou-se pelo uso de

Registradores da marca Testo, modelos 175 H2 e 177 H1 (Figuras 3.6 e 3.7), por permitirem

registros pré-programáveis via computador e coletas dos dados, por meio do programa Testo

Comfort V 3.2, utilizando-se o adaptador (Figura 3.8), para transferência dos dados ao

computador.

Figura 3.6. Registrador Testo, modelo 175 H2

Fonte: Testo AG – Alemanha. Figura 3.7. Registrador Testo, modelo 177 H1

Fonte: Testo AG – Alemanha.

Figura 3.8. Adaptador para os Registrador Testo 175 H2 e 177 H1, para

transferência de dados via computador. Fonte: Testo AG – Alemanha.

81

Com a adoção dos Registradores Testo, foi possível uma programação prévia com a

possibilidade de análise de dados corridos (24 h). Para este trabalho, foi definida a duração de

três dias consecutivos e com registro de temperatura e umidade relativa do ar, a cada 15

minutos. Os dados coletados foram usados para gerar planilhas com origem e finalização das

medições e disponibilizando a geração de gráficos estatísticos confiáveis, viabilizando de

forma clara a análise e interpretação dos resultados de temperatura e umidade relativa de cada

edificação.

O nível de exatidão dos equipamentos, segundo o Manual de Instrução da Testo AG,

são descritos a seguir: Registradores Testo modelo 175 H2, a precisão é de ± 0,5 °C, para

medições de temperatura e variação de 3% para mais ou para menos, nas medições de

umidade relativa do ar.

Para o modelo Testo 177 H1, a precisão para temperatura é de ± 0,5 °C e variação de

± 2% para umidade relativa do ar. Estes modelos dispõe de dois canais, um para temperatura e

outro para umidade relativa do ar.

Os ambientes dos dois prédios onde foram realizadas as medições, permaneceram

fechados e sem ventilação natural durante os períodos de coletas dos dados.

A localização dos equipamentos de medição e visada de fotos do interior dos ambientes

pesquisados estão indicados na planta baixa esquemática (Figura 3.9).

82

Figura 3.9. Esquema de distribuição dos equipamentos. Fonte: Autor.

As coletas de dados de temperatura e de umidade relativa do ar foram realizadas em

duas etapas: no período quente-úmido e no período quente-seco, ambas no ano de 2009.

As medições de temperatura e de umidade relativa do ar no prédio do INSS (E100),

foram realizadas, no período quente úmido, entre 29 de maio e 1 de junho de 2009 e no

período quente-seco, os dados foram coletados entre 11 e 14 de setembro de 2009, com

medições contínuas de 24 h, em três dias consecutivos e com intervalo de 15 minutos para

cada medição. Os Registradores foram programados previamente para início e término das

coletas de dados às 08h00min, com 72 horas totais de medições. Enquanto que, na edificação

Pintos Magazine (E80), as medições de variáveis climáticas, no período quente úmido,

ocorreram entre 12 e 15 de junho de 2009. No período quente-seco, as medições foram

realizadas entre os dias 23 e 26 de setembro de 2009, seguindo-se o mesmo procedimento de

coleta de temperatura e de umidade relativa do ar, adotados para o prédio do INSS.

Após a interpretação dos dados coletados avaliou-se o desempenho térmico das

edificações para verificação dos parâmetros térmicos dos ambientes analisados.

3.2 Simulações de temperatura e fluxo térmico

Após as coletas de dados de temperatura e umidade relativa, procedeu-se a avaliação

dos resultados e posterior simulação de várias situações de WWR. As simulações foram

realizadas para determinar a temperatura interna e fluxo térmico, considerando vidro simples

de 3 mm incolor, sem nenhuma proteção solar, conduzidas a partir de um ambiente com

dimensões semelhantes às encontradas nas edificações pesquisadas, com 4,20 x 6,70 m.

83

Foram consideradas as variações de WWR de 100, 80, 60 e 40% 4 da superfície

correspondente à fachada de 4,20 m, para o período quente úmido e período quente seco,

considerando o dia típico-15 de março, para o período quente-úmido e, 15 de outubro para o

período quente-seco e as orientações nordeste, leste, sul, oeste e norte.

Para o desenvolvimento das simulações, forma considerados os parâmetros solicitados

pelo programa Arquitrop 3.0, descritos a seguir:

▪ Vidro simples incolor de 3 mm sem proteção solar (fator solar 0.87);

▪ Ambiente com dimensões de 4,20 x 6,70 m sendo, 4,20 m de fachada correspondente a

cada orientação indicada;

▪ Pé-direito – 3,00 m;

▪ Luminárias – 320 W;

▪ Área de janela – variando de acordo com o percentual de WWR;

▪ Piso – laje horizontal mista;

▪ Cobertura – laje horizontal mista;

▪ Paredes – tijolo cerâmico de seis furos, rebocados e com espessura de 0,13 m;

▪ Ventilação – não considerada para as simulações;

▪ Dia típico.

▪ Para o dia típico de cada período foram considerados os dados da Tabela 3.1.

Tabela 3.1 NORMAIS CLIMATOLÓGICAS DE TERESINA

15 de março e 15 de outubro, referente ao período: 1961 A 1990.

MÊS

Temp.

Máxima Absoluta

Temp.

Mínima Absoluta

Temp.

Média

Temp.

Máxima

Temp.

Mínima

Umidade

Relativa

(%)

Precip

(mm)

Nebul.

(0-10)

Vel.

Vento

(m/s)

MAR

36,8

20,2

25,9

30,1

22,4

83,0

286,3

6,9

1,3

OUT

40,3

18,8

29,0

36,4

22,8

58,0

18,0

4,3

1,7

Fonte: SILVEIRA, 1999

4 Valores com WWR<40% não atende às exigências do Código de Obras da Prefeitura Municipal de Teresina,

que estabelece área mínima de janela de 1/6 da área de piso. Para o ambiente simulado, a área mínima de janela

exigida é de 4,69m². Com WWR=40%, têm-se 4,92m², valor que foi considerado limite para as simulações.

84

Na Figura 3.10 está representada a planta baixa esquemática dos ambientes simulados.

Figura 3.10. Planta baixa esquemática dos ambientes simulados com ARQUITROP 3.0. Fonte: Autor.

Na Figura 3.11 está representado o corte esquemático dos ambientes simulados.

Figura 3.11. Corte esquemático dos ambientes simulados com ARQUITROP 3.0. Fonte: Autor.

Estão indicadas nas Figuras 3.12, 3.13 e 3.14, as posições dos ambientes simulados para

cada situação de orientação da área de fachada envidraçada e posicionadas na carta solar.

Figura 3.12. Carta solar com indicação do ambiente simulado para os azimutes de 45° e 90°.

Fonte: SOL-AR 6.1.1, UFSC, ECV, LabEEE. Adaptado pelo Autor.

85

Figura 3.13. Carta solar com indicação do ambiente simulado para os azimutes de 180° e 270°.


Figura 3.14. Carta solar com indicação do ambiente simulado para o azimute de 0°.


Iniciou-se com a fachada NE (45°), mesma situação das edificações em que foram

realizadas medições e na seqüência, foram simuladas situações para as fachadas 90° (Leste),

180° (Sul), 270° (Oeste) e 0° (Norte), permitindo cobrir as orientações mais freqüentes de

implantação de um projeto de arquitetura e levando em conta as características da malha

urbana da cidade de Teresina.

Para a simulação foram utilizados os seguintes programas: Arquitrop 3.0, Radiasol, Sol-

Ar 6.1.1, Texto Confort V 3.2 e Analysis Bio V. 2.1.5.

86

3.2.1 Arquitrop 3.0

O Arquitrop é um sistema integrado de programas computacionais e bancos de dados

que simula o desempenho térmico e verifica a adequação climática de edificações. Com ele é

possível realizar simulações de temperatura e de fluxo térmico nos ambientes, mas, não

permite fazer simulações considerando obstáculos externos (brises e outros elementos de

sombreamento das fachadas).

Por meio do programa ARQUITROP 3.0, foi possível elaborar considerações e

sugestões sobre conforto e desempenho térmico das edificações multipavimentos, tendo como

referência o limite de conforto de 29 °C, estabelecido por Givoni (1997) para países de clima

quente. O programa foi desenvolvido por Roriz e Basso em 1998 na Universidade Federal de

São Carlos: UFSCar, 1998.

3.2.2 Radiasol

O programa RADIASOL - Radiação Solar foi concebido como parte do pacote

SOLARCAD para auxiliar engenheiros, arquitetos e outros profissionais a calcular a radiação

solar incidente em superfícies de diferentes orientações. O ponto de partida para quase todos

os cálculos é a informação da radiação solar global diária sobre superfície horizontal (H)

acompanhada da correspondente latitude e data (dia e mês).

O programa RADIASOL foi elaborado no Laboratório de Energia Solar do GESTE -

Grupo de Estudos Térmicos e Energéticos da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande

do Sul . RADIASOL - versão 1.1 - janeiro, l998.

3.2.3 Sol-Ar 6.1.1

O programa Sol-Ar 6.1.1 permite obter a carta solar da latitude específica e auxilia no

projeto de proteções solares através da visualização gráfica dos ângulos de projeção desejados

sobre transferidor de ângulos, que podem ser plotados para qualquer ângulo de orientação.

Além disso, o programa também permite, para as cidades com dados horários disponíveis na

base de dados, a visualização de intervalos de temperatura anuais correspondentes às

trajetórias solares ao longo do ano e do dia.

Para estas cidades, o programa também oferece a possibilidade de obtenção da rosa dos

ventos para freqüência de ocorrência dos ventos e a rosa dos ventos das velocidades médias

87

do ar predominantes para cada estação do ano em oito orientações (N, NE, L, SE, S, SO, O,

NO). As cartas solares bem como as máscaras de sombra projetadas e a projeção dos

intervalos de temperatura podem ser impressas.

O programa Sol-Ar 6.1.1 foi desenvolvido pelo Laboratório de Eficiência Energética em

Edificações – LabEEE, da Universidade Federal de Santa Catarina-UFSC.

3.2.4 Testo Confort V 3.2.

Programa como parte integrante do manual de instruções dos Registradores Testo e que

permite a programação de operação dos equipamentos para coleta de temperatura e umidade

relativa do ar, com freqüência e duração do tempo total das medições. Através desse

programa, são transferidas as informações para o computador, permitindo a geração de

planilhas e gráficos dos resultados das medições realizadas. Desenvolvido pela Testo AG –

Alemanha.

3.2.5 Analysis Bio V. 2.1.5.

Através de dados climáticos de referência pode-se determinar as estratégias

bioclimáticas mais adequadas para cada localidade. O programa pode avaliar dados climáticos

de normais climatológicas, de arquivos TRY e ou de dados inseridos As estratégias

bioclimáticas são produzidas pelo relatório do programa. Desenvolvido pela Universidade

Federal de Santa Catarina – UFSC, Departamento de Engenharia Civil – ECV e Laboratório

de Eficiência Energética em Edificações – LabEEE.

88

89

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Resultados das medições de temperatura e umidade relativa do ar

As medições de temperatura e umidade relativa do ar tiveram como objetivo identificar

a carga térmica nos ambientes e confirmar a existência de problemas de conforto térmico nos

períodos quente-úmido e quente-seco.

4.1.1 Resultados das medições realizadas no período quente-úmido

Os resultados das medições de temperatura e umidade relativa do ar nos Prédios do

INSS (E100) e do PINTOS MAGAZINE (E80) são descritos a seguir.

▪ Prédio INNS (E100), WWR=100%, Salas 310 e 314

No dia 29 de maio de 2009, nas salas 310 e 314, os equipamentos de climatização foram

ligados de 08h00min às 18h00min e no dia 30 de maio de 2009, os equipamentos de

climatização funcionaram de 08h00min às 11h00min, por necessidade operacional do INSS,

portanto não foram considerados os dados desses dias. Nos dias subseqüentes às coletas de

dados, esses equipamentos permaneceram desligados.

Os gráficos de temperatura (Temp.) e de umidade relativa do ar (UR) foram gerados

pelo programa Testo Confort V 3.2. Sala 310 (Figura 4.1) e sala 314 (Figura 4.2).

Figura 4.1. Gráfico de Temp. e UR da sala 310. Prédio do INNS (E100). Período quente-úmido,

dias 29, 30 e 31de maio e 2009. Fonte: Autor - Gráfico gerado com Testo Comfort V 3.2.

90

Na sala 310 (Figura 4.1) a temperatura máxima registrada foi de 34 °C no horário das

09h00min, nos dias 30 e 31 de maio de 2009 As menores temperaturas ocorreram fora do

horário de ocupação, com mínima de 27,4 °C no dia 31 de março às 7h00min e média das

temperaturas de 29,70 °C. Registrou-se umidade relativa do ar mínima de 59,90%, máxima de

79,3% e média de 70,18%.

Os valores coletados na sala 314 (Figura 4.2), para o mesmo período, foram de 32,30 °C

de temperatura máxima, com mínima de 27,7 °C fora do horário de ocupação. A média das

temperaturas é de 29,48 °C. O maior valor de umidade relativa do ar foi de 75,20%, com

mínima de 63,4% e média de 69,71%.

Figura 4.2. Gráfico de Temp. e UR da sala 314. Prédio do INNS (E100). Período quente-úmido,

dias 29, 30 e 31 de maio de 2009. Fonte: Autor - Gráfico gerado com Testo Comfort V 3.2.

Na análise comparativa entre os resultados obtidos nas salas 310 e 314, no prédio do

INSS (E100) e, tendo como referência o valor de 29 °C segundo Givoni (1997), para a zona

de conforto em países de clima quente, observa-se que a partir das 08h00min e com 2 horas

de incidência de radiação solar nas fachadas, a temperatura interna dos ambientes ultrapassa

os 29 °C. Mesmo à tarde quando não há mais incidência direta de radiação solar, mas, devido

ao “efeito estufa”, a temperatura interna continua superior a 29 °C

Com relação à umidade relativa do ar nos dois ambientes, foram identificados valores

com pouca variação, registrando-se média de 70,18% na sala 310 e de 69,71% na sala 314

(Figuras 4.1 e 4.2).

91

▪Prédio PINTOS MAGAZINE (E80), WWR=80%, Salas 01 e 02

As salas pesquisadas não possuem aparelhos de climatização (ar-condicionado). Os

gráficos de temperatura e umidade relativa do ar estão representados nas Figuras 4.3 e 4.4.

Na sala 01(Figura 4.3) a temperatura máxima registrada foi de 31 °C, no dia 14 de

junho de 2009 às 17h00min e, a média das temperaturas é de 29,66 °C. As temperaturas

mínimas ocorreram fora dos horários de ocupação dos ambientes, com o menor valor, 28,20

°C, registrado às 06h00min do dia 13 de junho de 2009. Valores de umidade relativa do ar

variando entre 55,4 e 72,10%, com média de 65,63% no período das medições.

Figura 4.3. Gráfico de Temp. e UR da sala 01. Prédio do PINTOS MAGAZINE (E80). Período quente-úmido,

dias 12, 13 e 14 de junho de 2009. Fonte: Autor - Gráfico gerado com Testo Comfort V 3.2.

Na sala 02, para o mesmo período (Figura 4.4), a temperatura máxima do ar registrado

foi de 32,5 °C entre às 08h00min e 10h00min dos dias 13 e 14 de junho de 2009. Os menores

valores de temperatura ocorreram fora do período de ocupação, com mínima de 26,5 °C e

média de 29,43 °C no período. O maior valor de umidade relativa do ar registrado foi de

74,70%, com mínima de 52,9% e média da umidade relativa do ar, de 65,39%

92

Figura 4.4 Gráfico de Temp. e UR da sala 02. Prédio do PINTOS MAGAZINE (E80). Período quente-úmido,

dias 12, 13 e 14 de junho de 2009. Fonte: Autor - Gráfico gerado com Testo Comfort V 3.2.

Comparando-se os resultados obtidos nas salas 01 e 02, no prédio do PINTOS

MAGAZINE (E80 (Figuras 4.3 e 4.4), constatou-se que, são suficientes duas horas de

incidência de radiação solar nas fachadas, para que as temperaturas internas nos ambientes

permaneçam maiores que 29 °C (Índice de Givoni, 1997), de 08h00min as 18h00min, se

estendendo ao período noturno até as 24h00min do dia 12 e às 11h00min do dia14 de junho

de 2009.

O maior valor de umidade relativa do ar foi de 74,70%, entre às 00h00min e 08h00min

do dia 14 de junho de 2009 e o menor de 52,90%. A média dos valores de umidade relativa do

ar registrados nas duas salas pesquisadas foi de 65,63% na sala01 e 65,39% na sala 02 (Figura

4.8).

4.1.2 Resultados das medições realizadas no período quente-seco

Os resultados das medições de temperatura e umidade relativa do ar no período quente-

seco, nos prédios do INSS (E100) e PINTOS MAGAZINE (E80), são descritos a seguir.

93

▪Prédio INNS (E100), WWR=100%, Salas 310 e 314

Entre os dias 11 e 13 de setembro de 2009, em que foram realizadas as medições de

temperatura e de umidade relativa do ar (Figuras 4.5 e 4.6), durante esse período, os

equipamentos de climatização das salas 310 e 314 permaneceram desligados.

A temperatura máxima registrada na sala 310 foi de 34,6 °C, às 09h00min do dia 12 de

setembro de 2009. As temperaturas mínimas ocorrerem fora do horário de ocupação,com

mínima de 27,8 °C entre as 24h00min e 02h00min do dia 12 de setembro de 2009.

A umidade relativa do ar teve seu valor máximo de 70,8%, mínima de 25,60% e média

de 48,37% (Figura 4.5).

Figura 4.5. Gráfico de Temp. e UR da sala 310. Prédio do INNS (E100). Período quente-seco,

dias 11, 12 e 13 de setembro de 2009. Fonte: Autor - Gráfico gerado com Testo Comfort V 3.2.

Na sala 314, foi registrada a temperatura do ar máxima de 34,5 °C, às 09h00min do dia

12 de setembro de 2009, com mínima de 27,6 °C as 06h00min do mesmo dia.

O maior valor de umidade relativa do ar registrado foi de 71,60%, com mínima de

27,20% e média de 49,80 % nesse período (Figura 4.6).

94

Figura 4.6. Gráfico de Temp. e UR da sala 314. Prédio do INNS (E100). Período quente-seco,


Comparando-se os resultados de temperatura e umidade relativa do ar nas salas 310 e

314 (Figuras 4.5 e 4.6) nos horários de ocupação, de 08h00min às 18h00min, as temperaturas

permaneceram superiores a 29 °C, em todos os dias pesquisados.

Observa-se ainda, que valores menores que 29 °C, só foram registrados fora do horário

de ocupação nas duas salas pesquisadas.

As salas 310 e 314 apresentam valores semelhantes de umidade relativa do ar, com

máxima de 70,80% e média de 48,37 na sala 310, máxima de 71,60% e média de 49,84% na

sala 314.

O menor percentual de umidade relativa do ar registrado foi de 25,60% na sala 310 e

27,20% n a sala 314, ambos os resultados ocorridos às 16h00min do dia 11 de setembro de

2009 (Figuras 4.5 e 4.6).

▪Prédio Pintos Magazine (E80), WWR=80%, Salas 01 e 02

As salas pesquisadas não possuem aparelhos de climatização (condicionador de ar). Os

gráficos de temperatura e umidade relativa do ar estão representados nas Figuras 4.7 e 4.8

95

Na sala 01 a temperatura máxima registrada foi de 32,2 °C no dia 24 de setembro de

2009 às 17h00min. Não houve registro de temperaturas menores do que 29 °C nos dias em

que ocorreram as medições.

Os valores registrados de umidade relativa do ar são de 64,10% de máxima, 42,20% de

mínima e média de 53,78% no intervalo das medições (Figura 4.7).

Figura 4.7. Gráfico de Temp. e UR da sala 01. Prédio do PINTOS MAGAZINE (E80), Período quente-seco,


Os valores coletados na sala 02, para o mesmo período, foram de 34 °C de temperatura

máxima, às 16h00min do dia 24 de setembro de 2009. Não houve registro de temperaturas

inferiores a 29 °C entre os dias 23 a 25 de setembro de 2009.

O maior valor de umidade relativa do ar foi de 65,90% ás 16h00min, do dia 25 de

setembro de 2009. Foi registrado o menor valor de umidade relativa do ar de 36,30% com

média de 51,81% nos dias em que ocorreram as medições (Figura 4.8).

96

Figura 4.8. Gráfico de Temp. e UR da sala 02. Prédio do PINTOS MAGAZINE (E80), Período quente-seco,


Foi realizada uma análise comparativa de temperatura e de umidade relativa do ar das

salas 01 e 02, do prédio do PINTOS MAGAZINE (E-80), adotando-se o mesmo

procedimento utilizado para o período quente-úmido.

Os maiores valores de temperatura do ar registrados nas duas salas foram de 33,20 °C

no dia 23 de setembro de 2009 e 34 °C no dia 24 de setembro de 2009, observado às

16h00min.

A menor temperatura registrada foi de 28,8 °C, às 06h00min do dia 26 de setembro de

2009. São suficientes 2 horas de incidência de radiação solar nas fachadas, para que as

temperaturas internas nos ambientes permaneceram maiores do que 29 °C, a partir das

10h00min do dia 23 de setembro de 2009 e durante todos os dias de medição, inclusive no

período noturno, estendendo-se até 05h00min do dia 26 de setembro de 2009.

Os valores de umidade relativa do ar foram muito semelhantes neste período nas salas

01 e 02 do prédio Pintos Magazine (E80). Os valores máximos registrados umidade relativa

do ar ocorreram entre 02h00min e 06h00min, com 64,1% no dia 24 de setembro de 2009 e

65,90% no dia 26 de setembro de 2009. O menor valor registrado foi de 36,3%, observado às

16h00min do dia 24 de setembro de 2009. A média de umidade relativa do ar nos dois

ambientes foi de 52,3%.

97

4.1.3 Resultado comparativo das medições realizadas nos períodos quente-úmido e

quente-seco.

Nas salas onde foram realizadas as medições, no prédio do INSS (E100), com

WWR=100% e no prédio do PINTOS MAGAZINE (E80), com WWR=80%, constatou-se

que no período quente-úmido e período quente-seco, os ambientes não apresentam em

nenhum momento dos horários de ocupação, das 08h00min às 18h00min, valores de

temperatura menores ou igual a 29 °C, compatível com o índice de conforto térmico

estabelecido por Givoni (1997), para países de clima quente.

Essa situação está diretamente relacionada aos elevados ganhos externos e internos de

calor devido à incidência da radiação solar através das áreas de janelas envidraçadas dos

ambientes pesquisados e com suas fachadas orientadas para Nordeste.

A média das temperaturas máximas registradas nos dois períodos foi de 33,85 °C no

prédio do INSS (WWR=100%) e de 32,67 °C no prédio Pintos Magazine (WWR=80%).

Observou-se ainda que, a diferença entre a média das temperaturas máximas nos dois

prédios foi de apenas 1,18 °C.

Considerando que, o prédio do PINTOS MAGAZINE com WWR=80% (E80), mesmo

com uma diferença de menos 20% de WWR em relação ao prédio do INSS com WWR=100%

(E100), a diferença entre as médias das máximas é de apenas 3,48%. A esse resultado, atribui-

se à presença de película nas janelas do prédio do INSS (E100) que, mesmo apresentando

sinais visíveis de desbotamento e com mais ou menos 30% dessa película desagregada da área

das janelas das salas 310 e 314, contribuiu para a constatação desse resultado.

Na tabela 4.1 são apresentados os valores mínimos e máximos de temperatura e de

umidade relativa do ar para as edificações com WWR=100% (INSS-E 100) e WWR=80%

(PINTOS MAGAZINE-E 80).

Tabela 4.1 - Valores mínimos e máximos de temperatura e de umidade relativa do ar

para as edificações com WWR=100% (E 100) e WWR=80% (E 80)

TEMPERATURA (°C) UMIDADE (%)

Quente-úmido Quente-seco Quente-úmido Quente-seco

Mínima Máxima Mínima Máxima Mínima Máxima Mínima Máxima

E 100 27,55 33,15 27,70 34,55 61,65 72,69 26,40 71,20

E 80 27,35 31,75 29,15 33,60 54,15 73,90 39,25 65,00

98

Foi observado que os maiores valores de temperatura máxima do ar foram registrados

na edificação com WWR=100% (E100), 33,00 oC no período quente úmido e 34,55

oC no

período quente-seco Constatou-se o menor percentual de umidade relativa do ar, 26, 40% no

período quente-seco.

A maior temperatura na edificação com WWR=80% (E80) foi de 33,60 °C no período

quente-seco, registrando-se umidade relativa do ar de 39,25%, no mesmo período. Esses

resultados de temperaturas máximas e mínimas de umidade relativa do ar eram esperados

devido à relação inversa entre temperatura e umidade relativa do ar.

4.2 Simulações computacionais

Nas simulações são identificados os fluxos térmicos máximos (W) e temperatura do ar

para as várias relações entre os parâmetros WWR (Window Wall Ratio, razão entre área de

janela e área de fachada), a intervalos de 20 pontos percentuais entre 100 e 40% de WWR,

para as fachadas Norte, Sul, Leste, Oeste e Nordeste.

Nas Tabelas 4.2 e 4.3, são apresentados os resultados de todas as simulações para os

períodos quente-úmido e quente-seco com indicação dos horários das ocorrências. Todos os

gráficos resultantes das simulações encontram-se nos Apêndices I. II, III e IV.

Tabela 4.2 Fluxo térmico máximo (W) e horário de ocorrência no período quente-úmido

(15 de março). Fonte: Programa Arquitrop 3.0.

FLUXO TÉRMICO MÁXIMO (W) PARA O PERÍODO QUENTE ÚMIDO

(15 DE MARÇO).

WWR (%)

ORIENTAÇÃO DAS FACHADAS

NORTE

SUL

LESTE

OESTE

NORDESTE

100

600

(15h00min0

450

(14h00min)

2600

(11h00min)

2600

(19h00mi)

1950

(12h00min)

80

425

(15h00min)

325

(das14h00min às 15h00min)

2150

(11h00min)

2150

(19h00min)

1550

(12h00min)

60

375

(15h00min)

300

(das 14h00min às 15h00min)

1650

(11h00min)

1650

(19h00min)

1225

(12h00min)

40

300

(15h00min)

225

(15h00min)

1100

(12h00min)

1100

(19h00min)

825

(12h00min)

99

Tabela 4.3 Fluxo térmico máximo (W) e horário de ocorrência no período quente-seco

(15 de outubro). Fonte: Programa Arquitrop 3.0.

FLUXO TÉRMICO MÁXIMO (W) PARA O PERÍODO QUENTE SECO

(15 DE OUTUBRO).

WWR (%)


NORTE

SUL

LESTE

OESTE

NORDESTE

100

700 (das

14h00min às 15h00min)

1000

(14h00min)

4100

(11h00min)

4150

(19h00min)

1950


80

625

(14h00min)

825

(14h00min)

3300

(11h00min)

3250

(19h00min)

2200

(11h00min)

60

475

(15h00min)

650

(14h00min)

2150

(11h00min)

2500

(19h00min)

1650

(das 11h00min às 12h00mi)

40

375

(15h00min)

450


1650

(11h00min)

1700

(19h00min)

1125

(12h00min)

Com relação às respostas dos valores obtidos nos intervalos de WWR empregados nas

simulações, no caso da fachada Nordeste (45°), considerando-se o período quente-úmido, a

carga térmica (y) teve influência de WWR (x) de acordo com a equação y=18,75x+87,5

(R²=0, 9991)5. Esta constatação mostrou que para cada umidade de WWR ocorre um

incremento de 87,5 unidades de carga térmica.

Nesse contexto, admitindo-se um WWR=50% para a fachada Nordeste (45°), o valor da

carga térmica (y) no período quente-úmido terá o valor de 1025 W. Assim os valores na faixa

estudada de WWR para cada orientação de fachada, podem ser obtidos para cada área de

janela, nos períodos quente-úmido e quente-seco.

Através das equações constantes da Tabela 4.4 é possível determinar o fluxo térmico

máximo (W) nos intervalos de WWR empregados nas simulações.

5 (y)- carga térmica, (x)-WWR, 18,75-unidade de carga térmica por unidade de WWR indicado para cada

período e orientação de fachada, 87,8-carga térmica mínima por período e orientação de fachada e R²-

coeficiente de determinação (varia de 0 a 1).

100

Tabela 4.4 Equações para determinar o fluxo térmico máximo (W) nos intervalos de

WWR empregados nas simulações nos períodos quente-úmido (15 de março) e quente-

seco (15 de outubro).


EQUAÇÕES

PERÍODO QUENTE-UMIDO

PERÍODO

QUENTE-SECO

NORTE

y úmido= 4,75x + 92, 5 R

2 = 0, 9256 (Eq.4.1)

y seco = 5,75x + 160

R2 = 0, 9888 (Eq. 4.1)

NORDESTE

y úmido = 18,75x + 87, 5

R2 = 0, 9991 (Eq.4.3)

y seco = 26, 375x + 72, 5

R2 = 0, 9997 (Eq.4.4)

LESTE

y úmido = 25,75x + 85 R

2 = 0, 9994 (Eq.4.5)

y seco = 40,5x + 65

R2 = 0, 9986 (Eq.4.6)

SUL

y úmido = 3,75x + 75

R2 = 1 (Eq.4.7)

y seco = 9,25x + 77,5 R

2 = 0, 9993 (Eq.4.8)

OESTE

y úmido = 25, 125x + 110

R2 = 0, 9987 (Eq.4.9)

y seco = 40x + 125

R2 = 0, 9961 (Eq.4.10)

A seguir são descritos os resultados de simulações de temperatura do ar para a fachada

Nordeste (45°), com WWR=100%, WWR=80%, WWR=60% e WWR=40%, nos períodos

quente-úmido (15 de março) e quente-seco (15 de outubro) com descrição dos horários de

ocorrência de temperaturas superiores a 29 °C que, segundo Givoni (1997) 29 °C é o limite de

temperatura para a zona de conforto em países de clima quente. As demais simulações

encontram-se nos Apêndices I, II, III e IV.

Na fachada Nordeste (45°) com WWR=100%, ocorrem temperaturas superiores a 29 °C

entre às 09h30min e 18h00min do dia15 de março e entre às 09h00min e 22h00min do dia 15

de outubro (Figura 4. 9).

101

Figura 4.9. Simulação de temperatura para WWR=100%. Fachada 45° - 15 Mar. e 15 de Out.

Fonte: Arquitrop 3.0.

Os resultados para a fachada Nordeste, com WWR=80%, são de temperaturas

superiores a 29 °C identificadas entre às 09h00min e 18h00min do dia 15 de março e entre às

09h00min e 21h00min do dia 15 de outubro (Figura 4.10).



Com as simulações das fachadas voltadas para Nordeste, com WWR=100% e WR=80%

para os mesmos períodos climáticos, quente-úmido (15 de março) e quente-seco (15 de

outubro), encontramos valores de temperatura do ar superiores a 29 °C em 87,50% dos

horários teóricos de ocupação dos ambientes.

102

Os resultados para a fachada Nordeste, com WWR=60%, são de temperaturas

superiores a 29 °C entre às 09h00min e 19h00min do dia 15 de março e entre às 09h00min e

21h00min do dia 15 de outubro (Figura 4.11).



Na fachada Nordeste (45°) com WWR=40%, ocorrem temperaturas superiores a 29 °C

entre às 09h30min e 119h00min do dia15 de março e entre às 09h00min e 21h00min do dia

15 de outubro (Figura 4. 12).



Com os resultados das simulações de temperatura para a fachada Nordeste (45°),

identificou-se que os picos de temperatura ocorrem nos mesmos horários dos fluxos térmicos

máximos e nos dois períodos, quente-úmido e quente-seco.

103

4.2.1 Resultados das simulações computacionais

Nas várias situações de simulações, verificou-se através dos gráficos de distribuição de

fluxo térmico (W) nos ambientes que, a carga térmica proveniente do vidro é a principal

responsável pelas altas temperaturas internas.

Para a fachada Nordeste com WWR=100% e WWR=80%, ocorre desconforto térmico

em 87,50% dos horários teóricos de ocupação dos ambientes.

A Fachada Oeste (270°) apresentou o maior fluxo térmico, 4150 W, com WWR=100%

em 15 de outubro, seguida das fachadas Leste (90°) com 4100 (W) e fachada Nordeste (45°)

com 1950 (W).

Segundo estudo de Rosa e Lomardo (2004) foi encontrado menor consumo de energia e

aproveitamento de luz natural para o percentual de área de janela de 30%, sendo possível,

segundo os autores, com essa proporção de WWR, reduzir o consumo de energia em até

13,4%.

Nos cálculos apresentados por Santana e Ghisi (2009), a variação de consumo a partir

de WWR=10% para WWR=100%, há um incremento de consumo de energia de 20,4%.

Para Gómez e Lamberts (1995), uma variação de WWR=70% para WWR=30%, o

consumo elétrico reduziu de 15% a 25%.

Segundo Mascarenhas et al. (1995, p.426),

[...] verifica-se a tendência das edificações envidraçadas terem um

desempenho energético relativamente mais baixo, onde seus valores médios

são em torno de 50% mais elevados que a média das demais edificações. A

confirmação desta tendência, se mantida em etapas posteriores, deverá

repercutir em mudanças na arquitetura de edificações de grandes panos de

vidro, ainda muito empregada.

Comparando-se os resultados de WWR=100%, com WWR=80%, WWR=60% e

WWR=40%, tomando como base de comparação os maiores valores de carga térmica de cada

orientação, observaram-se os seguintes resultados:

Quando a variação ocorreu entre WWR=100% e WWR=80%, o fluxo térmico máximo

reduziu em 21,69%, uma diminuição de 900 (W). Para a variação de WWR=100% para

WWR=60%, o percentual encontrado foi de 39,76%, propiciando uma diminuição de 1650

(W). Com a variação de WWR=100% para WWR=40%, obteve-se redução de 59%, o que

representa redução de 2449 (W). Esses valores são considerados significativos,

principalmente quando se adota o percentual de WWR=40%.

104

105

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES

Analisando os dados das medições realizadas nos períodos quente-úmido e quente-seco

nas edificações do INSS (E100) e PINTOS MAGAZINE (E80), nos horários de ocupação de

08h00min às 18h00min, os ambientes não apresentaram em nenhum momento temperaturas

menores ou iguais a 29 °C.

Foi constatado que, quanto maior a área de abertura com emprego de vidro, mais altos

são os valores de temperatura máxima interna do ar e menores os valores de umidade relativa

do ar, tanto no período quente-úmido como no período quente-seco, para o tipo de vidro

estudado.

A partir da avaliação térmica das edificações pesquisadas, foi demonstrado que áreas de

janela com WWR=100% e WWR=80% com orientação Nordeste (45°), apresentaram

temperaturas superiores a 29 °C, em todos os ambientes pesquisados nos dois períodos

climáticos da cidade, quente-úmido, nos meses de janeiro a junho e quente-seco, entre os

meses de julho a dezembro, valor mínimo recomendado para o nível de zona de conforto em

países de clima quente, situação da cidade de Teresina. Dessa forma, a ocupação dos

ambientes pesquisados, necessitaria de meios mecânicos de climatização para se adequarem

aos parâmetros de conforto térmico.

Conclui-se ainda que, essas aberturas de vidro por não terem quaisquer tipos de

proteção externas ou internas, tais como, brises, varandas, platibandas, cortinas ou persianas,

são o maior vetor de ganho de calor para o interior dos ambientes, através da incidência da


Nas simulações computacionais e considerando o maior fluxo térmico para os dois

períodos, ficou demonstrado a maior carga térmica de- 4150 (W), para a fachada Oeste (270°)

sendo a orientação mais desfavorável, seguida das fachadas Leste com 4100 (W) e fachada

Nordeste com 1950 (W).

Evidencia-se dessa forma, a importância da orientação das fachadas e do percentual de

área de janelas, como ponderações projetuais visando o desempenho térmico e conforto

ambiental, considerando as característica climáticas e latitude de Teresina.

Na elaboração do projeto deve-se considerar que as melhores orientações de fachadas

para Teresina, são a Sul e Norte e, para um percentual de área de janelas de 40%, obteve-se a

menor carga térmica.

106

Soluções com emprego de vidros com menor fator solar que o vidro simples de 3 mm

que é de 0.87, adotado nas simulações, podem minimizar o problema e privilegiar o conforto

térmico e eficiência energética.

Recomenda-se aos projetistas focarem suas atenções nos dimensionamentos das áreas

de janelas, orientação das fachadas e as muitas possibilidades de emprego de vidro com as

opções de vários fatores solares e tratamento que minimizem os ganhos de calor nos

ambientes, além de poderem apresentar propostas de sombreamento para as janelas de vidro

que estejam sujeitas à incidência de radiação solar.

É importante o estudo do clima, latitude e propriedade térmica dos materiais, para que o

arquiteto possa, dessa forma, desenvolver projetos com liberdade de criação, contribuindo

para que a sociedade possa viver em ambientes mais sustentáveis, usufruindo de edificações

com melhor desempenho e conforto térmico.

107

REFERÊNCIAS

ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15220-2: Projeto 2:135.07-001/1.

Desempenho térmico de edificações - Parte: Definições, símbolos e unidades. Rio de Janeiro,

set.2004 a.

ABNT: Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15220-2: Projeto 02:135.07-001/3

Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento Bioclimático brasileiro e diretrizes

construtivas para habitações uni familiares e de interesse social. Rio de Janeiro, set. 2004 b.

AGENDA 21 – Versão Eletrônica 1.1. Ministério do Meio Ambiente dos Recursos Hídricos

e da Amazônia Legal. Secretaria Executiva - Projeto PNUD BRA/94/016, 1994.

AGUILERA, R. C. A. O. de. Conforto térmico e coberturas: Estudos para o aumento da

eficiência energética em edificações. 2006 104 p. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento

e Meio Ambiente). Programa Regional de Pós-Graduação em Desenvolvimento e Meio

Ambiente da Universidade Federal do Piauí (PRODEMA/UFPI/TROPEN), Teresina, 2006.

ALUCCI, M. P. Banco de dados: Características térmicas, luminosas e acústicas de vidros

e plásticos translúcidos. Departamento de Tecnologia da FAU/USP. Disponível em:

<www.usp.br/.../deptecnologia/.../bancovidros/index.html> Acesso em: 15 out. 2008.

ANALYSIS BIO V. 2.1.5. UFSC - Universidade de Santa Catarina; ECV – Departamento

de Engenharia Civil; LabEEE – Laboratório de Eficiência energética em Edificações.

Florianópolis, 2009.

ANEEL, Agência Nacional de Energia Elétrica (Brasil). Atlas de Energia Elétrica do

Brasil/Agência Nacional de Energia Elétrica. 3 ed. Brasília : Aneel, 2008.

ANTUNES SOBRINHO, J. Desafios à expansão da matriz energética. Conjuntura

Econômica. Rio de Janeiro, v.62, n. 12, p. 41-42, dez. 2008.

BATISTA, J. O. Arquitetura e seu desempenho térmico no contexto do semi-árido

alagoano: Estudos de caso em Santana do Ipanema – Alagoas 2006, 160 p. Dissertação

(Mestrado em Arquitetura e Urbanismo). Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e

Urbanismo – PosArq, Universidade Federal de Santa Catarina, 2006.

BEN. Balanço Energético Nacional 2008: Ano base 2007 / Empresa de Pesquisa Energética.

Rio de Janeiro: EPE, 2008.

BRASIL. Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Normais climatológicas (1961-

1990). Brasília: Departamento Nacional de Meteorologia, 1992.

CAPRA, F. A teia da vida. São Paulo: Editora Cultrix, 1996. Capítulo I.

CARMO FILHO, J. J. do. Construir frondoso – uma herança esquecida?: avaliação pós-

ocupação em habitações uni familiares projetadas em 1976 a 2004 na Região Metropolitana

do Recife, com base nas recomendações do “Roteiro para construir no Nordeste” de Armando

de Holanda. 2005, 314 p. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Universidade

http://www.usp.br/.../deptecnologia/.../bancovidros/index.html

108

Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo,

Natal, 2005.

CHALMERS, A. F. O que é ciência afinal? São Paulo: Brasiliense, 1993.

CIDADE, L. C. F. Modernidade, visões de mundo, natureza e geografia no século dezenove.

Espaço e Geografia, Brasília, v. 4, n. 1, 2001.

COHEN, C. Padrões de consumo e energia: Efeitos sobre o meio ambiente e o

desenvolvimento. In. MAY, P. H; LUSTOSA, M. C.; VINHA, Valéria Gonçalves da.

Economia do Meio Ambiente: Teoria e Prática. Rio de Janeiro: Elsevier, 2003, p. 245-267 -

6 reimp.

CORBELLA, O; YANNAS, S. Em Busca de uma Arquitetura Sustentável para os

Trópicos: Conforto Térmico. Rio de Janeiro: Revan, 2003.

DALY, H. E. Políticas para desenvolvimento sustentável. In: CAVALCANTE, C. V. (Org.).

Meio Ambiente, Desenvolvimento Sustentável e Políticas Públicas. 4 ed. São Paulo:

Cortez Editora, 2002.

DORNELES, K. A. Estudo de caso sobre inércia térmica de edificações na cidade de São

Carlos. 2004, 146 p. Dissertação (Mestrado em Construção Civil), Programa de Pós-

Graduação em Construção Civil da Universidade Federal de São Carlos, São Carlo 2004.

EMBRAPA. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Centro de Pesquisa Agropecuária

do Meio Norte, Área de Irrigação e Drenagem. Mapa de Observações Meteorológicas do

ano de 2009. Teresina, 2009.

EPE: Empresa de Pesquisa Energética (Brasil). Balanço Energético Nacional 2008: Ano

base 2007 / Empresa de Pesquisa Energética. – Rio de Janeiro: EPE, 2008. 244 p.: 180 il.; 23

cm.

FELDMANN, F. Consumismo. In: TRIGUEIRO, A. (org.). Meio ambiente no século 21: 21

especialistas falam da questão ambiental nas suas áreas de conhecimento. Rio de Janeiro:

Sextante, 2003.

FROTA, A. B.; SHIFFER, S. R. Manual de conforto Térmico: arquitetura, urbanismo. São

Paulo: Studio Nobel, 2003. 8 ed.

FURTADO, C. O capitalismo global. São Paulo: Paz e Terra, 1998.

GHISI, E. Desenvolvimento de uma metodologia para retrofit em sistemas de

iluminação: estudo de caso na Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis,

1997, 246 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Curso de Pó-Graduação em

Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina, 1997.

GHISI, E; TINKER, J; IBRAHIM, S. H. Área de janela e dimensões de ambientes para

iluminação natural e eficiência energética: literatura versus simulação computacional.

Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 5, n.4, p. 81-93, out./dez. 2005.

109

GONÇALVES, J. C. S; DUARTE, D. H. S. Arquitetura sustentável: uma integração entre

ambiente, projeto e tecnologia em experiência de pesquisa, prática e ensino. Ambiente

Construído, Porto Alegre, v. 06, n. 04, p. 51-81, out./dez. 2006.

GOLDMBERG, J. Meio ambiente, energia. In: TRIGUEIRO, André (org.). Meio ambiente

no século 21: 21 especialistas falam da questão ambiental nas suas áreas de

conhecimento. Rio de Janeiro: Sextante, 2003.

GÓMEZ, L. A.; LAMBERTS, R. Simulação da influência de algumas variáveis

arquitetônicas no consumo de energia em edifícios. In: ENCONTRO NACIONAL DE

CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 5., ENCONTRO LATINO-AMERICANO

DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO,1., Gramado, RS. Anais... Gramado:

ANTAC, 1995.

IBGE – Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Mapa “Brasil Climas”.

Diretoria Técnica - SUEGE-SUPREN, 1978.

INEE – Instituto Nacional de Eficiência Energética: sobre eficiência energética e energia de

biomassa. Disponível em: <http//www. inee.org.br/eficiência> Acesso em: 15 ago. 2009.

INNOVA. Thermal Comfort: an introduction to thermal comfort. Booklet. Innova AirTech Instruments A/S: USA, 1997.

JINGHUA, Y.; CHANGZHI Y.; LIWEI, T. Low-energy envelope design of residential

building in hot summer and cold winter zone in China. Energy and Buildings 40 (2008)

1536–1546, Elsevier, 2008.

LAMBERTS, R; DUTRA, L; PEREIRA, F. O. R. Eficiência Energética na Arquitetura.

São Paulo: Prolivros, 2004. 2 ed. rev. 192 p. il.

LAMBERTS, R.; GHISI, E.; PAPST de ABREU e CARLO, J. C. Desempenho térmico de

edificações. UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina, CTC - Departamento de

Engenharia Civil, LabEEE - Laboratório de Eficiência Energética em Edificações. 3 ed. 2005.

Florianópolis, fev. 2005.

LEFF, E. Saber ambiental: sustentabilidade, racionalidade, complexidade, poder. Petrópolis,

RJ: Vozes, 2001.

LUCAS, L. P. V. Da Campanha “O Petróleo é Nosso” aos Desafios do Pré-Sal. In: Interesse

Nacional, São Paulo, ano I, ed. 4, jan. mar. 2009, p 39-73.

LUCON, O; GOLDEMBERG, J. Crise financeira, energia e sustentabilidade no Brasil.

Estudos Avançados. São Paulo, v. 2, n. 65, p. 121-130, 2009.

LUCON, O; GOLDEMBERG, J. Energia e meio ambiente no Brasil. Estudos Avançados

21. São Paulo, n. 59, p. 7-20, 2007.

MACIEL, M. J. Vitruvio, Tratado de Arquitetura. In: Arquitetura, História da Arte e

Estudos Clássicos. Tradução do Latim, Introdução e Notas. 3 ed. Lisboa, IEST Press 2009.

110

MALHEIROS, T. F.; PHILIPPI Jr., A. Uma Visão Crítica da Prática Interdisciplinar. In:

PHILIPPI Jr., A.; TUCCI, C. E. M.; HOGAN, D. J.; NAVEGANTES, R. (Eds.).

Interdisciplinaridade em Ciências Ambientais. São Paulo: Signus Editora, 2000.

MASCARENHAS, A. C. R.; D’ALCÂNTARA, A.; NERY, J. M. F. G.; FREIRE, T. M. M.

Conservação de energia em edificações comerciais na cidade de Salvador. In: ENCONTRO

NACIONAL. 2., ENCONTRO LATINO-AMERICANO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO 1.

Gramado, RS, 1995. Anais... Gramado: ANTAC, p 421-426.

MEIRIÑO, M. J. Arquitetura e sustentabilidade. Arquitextos, São Paulo, n. 047, texto

especial 227, abr. 2004.

MIELNIK, O. Competição e transformações. Conjuntura Econômica. Rio de Janeiro, v.62,

n. 12, p. 30-33, dez. 2008.

MOTA, J. A. O valor da Natureza: Economia política dos recursos naturais. 2 ed. Rio de

Janeiro: Garamond, 2006, p. 141-142.

MOUSINHO, P. Glossário. In: TRIGUEIRO, André (org.). Meio ambiente no século 21: 21

especialistas falam da questão ambiental nas suas áreas de conhecimento. Rio de Janeiro:

Sextante, 2003.

NAYAK, J. K.; HAZRA R.; PRAJAPATI J. Manual on solar passive architecture, Solar

Energy Centre, MNES, Govt. of India, New Delhi, 1999, cap. 4 RESERVAS

NOVAES, W. Agenda 21: um novo modelo de civilização. In: TRIGUEIRO, André (org.).

Meio ambiente no século 21: 21 especialistas falam da questão ambiental nas suas áreas de

conhecimento. Rio de Janeiro: Sextante, 2003.

OMER, A. M. Energy, environment and sustainable development. Renewable and

Sustainable Energy Reviews Volume 12, Issue 9, December 2008, p. 2265-2300

ORDENES, M.; LAMBERTS, R. GÜTHS, S. Transferência de calor na envolvente da edificação.

Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico – Departamento de Engenharia Civil –

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Florianópolis: UFSC, 2005.

PÉCORA. J. D.; SILVA, R. G. Unidades métricas correlacionadas à temperatura. Textos

Técnicos. USP, 2009. Disponível em:

<http://www.forp.usp.br/restauradora/pg/textos_tecnicos/metrologia/metrologia

temperatura.html>. Acesso em: 12 de jan. 2010.

PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia. Orientações gerais para

conservação de energia elétrica em prédios públicos. ELETROBRAS/PROCEL, 1 ed.,

2001.

RAMALHO JUNIOR, F.; FERRARO, N. G.; SOARES, P.A de T.. Os fundamentos da

física. 10 ed. São Paulo: Moderna, 2009.

RIVERO R. Arquitetura e clima: acondicionamento térmico natural. 2° ed. Ver. ampl. Porto

Alegre: D.C. Luzzatto Editores, 1986, p. 14.

http://www.forp.usp.br/restauradora/pg/textos_tecnicos/metrologia/metrologia%20temperatura.html

http://www.forp.usp.br/restauradora/pg/textos_tecnicos/metrologia/metrologia%20temperatura.html

111

RADHI, H. Systematic methodology for optimizing the energy performance office buildings

in Bahrain. Energy and Buildings 40 (2008) 1297–1303, Elsevier, 2008

RADIASOL - 2.1. Laboratório de Energia Solar do GESTE - Grupo de Estudos Térmicos e

Energéticos da UFRGS - Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Abril de 2001.

ROMEIRO, A. R. Economia ou economia política da sustentabilidade. In. MAY, Peter

Herman; LUSTOSA, Maria Cecília; VINHA, Valéria Gonçalves da. Economia do Meio

Ambiente: Teoria e Prática. Rio de Janeiro: Elsevier, 2003, p. 1-10 - 6 reimp.

RORIZ, M.; BASSO, A. ARQUITROP 3.0; conforto térmico e economia de energia nas

edificações. São Carlos: UFSCar, 1998.

ROSA, L. P. As energias do Brasil. The Economist: O mundo em 2009. São Paulo, n. 527 A,

p. 12-15, dez. 2008, jan. 2009.

ROSA, L. P.; LOMARDO, L. L. B. The Brazilian energy crises and a study to support

building efficiency legislation. In: Energy and Building. v.36, (2004) 89-95, Elsevier, 2004.

SANDEIRO, P. S. Parâmetros para a escolha de superfícies translúcidas visando o

conforto térmico e visual na edificação. 2007, 221 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil)

– Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e

Urbanismo, Campinas, 2007.

SANTOS, C. R. dos; ULTRAMARI, C. ; DUTRA, C. M . Meio ambiente urbano. In:

CAMARGO, A.; CAPOBIANCO, J. P. R.; OLIVEIRA, J. A. P. de. Meio ambiente Brasil:

avanços e obstáculos pós-Rio-92. 2 ed. São Paulo: Estação Liberdade: Instituto

Socioambiental; Rio de Janeiro: Fundação Carlos Chagas, 2004.

SANTANA, M. V.; GHISI, E. Influência de parâmetros construtivos relacionados ao

envelope no consumo de energia em edifícios de escritório da cidade de Florianópolis. In:

ENCONTRO NACIONAL, 11., ENCONTRO LATINO-AMERICANO NO AMBIENTE

CONSTRUÍDO, 6., 2009. Natal. Anais... Natal: ANTAC, 2009. 1CD-ROM

SANTOS, R. F. dos. Arquitetura e eficiência nos usos finais da energia para o conforto

ambiental, 2002, p 87. Dissertação (Mestrado em Energia). Programa Interunidades de Pós-

Graduação em Energia da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.

SATTLER, M. A. Habitações de baixo custo mais sustentáveis: a casa Alvorada e o Centro

Experimental de Tecnologias Habitacionais Sustentáveis. Porto Alegre: Editora ANTAC,

2007.

SCHAEFFER, R., SZKLO, A., MACHADO, G. (coord.). Matriz Energética Brasileira 2002-

2023 - Relatório Técnico de Projeto Contratado pelo Ministério de Minas e Energia. Rio de

Janeiro: PPE/COPPE/UFRJ, 2004.

SILVEIRA, A. L. R. C. da. Parâmetros bioclimáticos para avaliação de conjuntos

habitacionais na região tropical subsumida do Brasil. Brasília 2007, 312 p. Tese (Doutorado

em Arquitetura) – Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da

Universidade de Brasília, Brasília, 2007.

112

SILVEIRA, A. L. R. C. da. Parâmetros bioclimáticos para avaliação de conjuntos

habitacionais na região tropical subsumida do Brasil. Brasília 2007, 312 p. Tese ( Doutorado

em Arquitetura) – Programa de Pós-Graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da

Universidade de Brasília, 2007.

SILVEIRA, A. L.; ROMERO M. A. Diretrizes de Projeto para construção de prédios

escolares em Teresina/PI. In: ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE

CONSTRUÍDO, 5., ENCONTRO LATINO AMERICANO DE CONFORTO NO

AMBIENTE CONSTRUÍDO, 2.,. Fortaleza, 1999. Anais... Fortaleza: ANTAC, 1999.

SOLA-AR 6.1.1. Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, Departamento de

Engenharia Civil - ECV, LabEEE - Laboratório de Eficiência Energética em Edificações.

Florianópolis, 2006.

TOLMASQUIM. M. T.; GUERREIRO, A.; GORINI, R. Matriz energética brasileira: Uma

perspectiva. In: NOVOS ESTUDOS 79, nov. 2007, p. 47-69.

113

APÊNDICES

114

Apêndice I

Simulações para WWR=100%

Para a fachada Nordeste (45°) a distribuição de fluxo térmico máximo no ambiente no

período quente-úmido, 15 de março, é de 1950 (W), com temperatura superior a 29 ° entre

10h00min e 16h00min (Figura I.1).

Figura I.1. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=100%. Fachada 45° - 15 Mar.


A distribuição de fluxo térmico máximo no ambiente no período quente-úmido, 15 de

outubro, é de 2700 (W), com temperatura maior que 29 °C entre às 09h00min e 22h00min

(Figura I.2).

Figura I.2. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=100%. Fachada 45° - 15 Out.


Na fachada Leste (90°) a distribuição de fluxo térmico máximo no ambiente no período

quente úmido, 15 de março, é de 2600 (W), e temperatura superior a 29 °C é registrada entre

às 09h00min e 16h00min (Figura I.3).

115



Em 15 de outubro, a carga térmica máxima é de 4100 (W) e entre às 10h00min e

14h00min também se observam temperaturas maiores que 29 °C (Figura I.4).



Na simulação realizada para a fachada Sul (180°), a carga térmica máxima encontrada

em 15 de março é de 450 (W) e em 15 de outubro, 1000 (W) ambas registradas às 14h00min.

Os maiores valores de temperatura interna, 34 °C em março e 41 °C em outubro

ocorreram também às 14h00min (Figuras I.5 e I.6).

Em 15 de março, na fachada Sul, observa-se temperatura interna menor ou igual que 29

°C entre às 08h00min e 10h00min (Figura I.6).

116





Na fachada Oeste (270°), observam-se as maiores cargas térmicas, 2600 (W) em 15 de

março e 4150 (W) em 15 de outubro (Figuras I.7 e I.8), entre 16h00min e 20h00min nos dois

períodos.

As temperaturas maiores que 29 °C são registradas em15 março a partir das 09h00min

estendendo-se até 19h00min (Figura I.7).


Fonte: Arquitrop 3.0

117

Em outubro, os valores superiores a 29 °C, iniciam às 08h00min, permanecendo

elevados até 21h00min (Figura I.8).



O fluxo térmico máximo encontrado na fachada Norte (0°), em 15 de março é de 600

(W) e em 15 de outubro foi registrado 700 (W), entre às 12h00min e 18h00min para os dois

períodos (Figuras I. 9 e I.10).

Temperaturas menores que 29 °C ocorreram entre às 08h00min e 10h00min do dia 15

de março (Figura I.9) e, a máxima registrada foi de 38 °C às 14h00min do dia 15 de outubro

(Figura I.10).



118



A fachada Sul (180 °) apresentou a melhor orientação para fachada, com 450 (W) em 15

de março, seguida da fachada Norte com 600 (W), no mesmo período.

A situação mais desfavorável é da fachada Oeste (270°) com 4150 (W) registrada em

15 de outubro.

Na comparação das fachadas com orientação Sul e Oeste, identificou-se uma redução de

carga térmica de 89,15% quando orientada para Sul, ficando evidente que esta orientação

privilegia o conforto térmico na edificação.

119

Apêndice II



período quente-úmido, 15 de março, foi de 1550 (W), com temperatura superior a 29 ° entre

09h00min e 18h00min (Figura II.1).

Figura II.1. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=80%. Fachada 45° - 15 Mar.


A distribuição de fluxo térmico no ambiente no período quente-seco, 15 de outubro, foi

de 2200 (W), com temperatura maior que29 ° entre 09h00min e 21h00min (Figura II.2).

Figura II.2. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=80%. Fachada 45° - 15 Out.



quente-úmido, 15 de março, foi de 2150 (W), e temperatura superior a 29 °C foi registrada

entre às 09h00min e 20h00min h (Figura II.3).

120



Em 15 de outubro, a carga térmica máxima é de 3300 (W) entre 10h00min e 14h00min

e se observam temperaturas maiores que 29 °C, a partir de 10h00min se estendendo até

20h00min (Figura II.4).




em 15 de março foi de 325 (W) e observa-se temperatura interna menor ou igual a 29 °C entre

08h00min e 10h00min h (Figura II.5).

121



A carga térmica máxima em 15 de outubro foi de 825 (W) e o maior valor de

temperatura interna foi de 41 °C, ambas registradas às 14h00min (Figura II.6).



Na fachada Oeste (270°), observaram-se as maiores cargas térmicas, 2150 (W) em 15 de

março e 3250 (W) em 15 de outubro (Figuras II.7 e II.8), entre 16h00min e 20h00min nos

dois períodos.

Temperaturas maiores que 29 °C foram registradas, em março, a partir de 09h00min,

estendendo-se até 19h00min (Figura II.7).

122



Em outubro, os valores superiores a 29 °C iniciam às 08h00min, permanecendo

elevados até 21h00min (Figura II,8).



O fluxo térmico máximo encontrado na fachada Norte (0°), em 15 de março foi de 425

(W) e, em 15 de outubro, foi registrado 625 (W), entre 12h00min e 18h00min para os dois

períodos (Figuras II.9 e II.10).

Temperaturas menores que 29 °C ocorreram entre 08h00min e 10h00min do dia 15 de

março (Figura II.9) e, a máxima registrada foi de 38 °C às 14h00min do dia 15 de outubro

(Figura II.10).

123





Comparando-se a carga térmica das fachadas de WWR=100% com as fachadas com

WWR=80%, observa-se que, diminuindo-se 20% nas aberturas, há uma redução de 21,68%

na carga térmica em 15 de outubro, período quente-seco, o equivalente a 900 (W).

124

Apêndice III



período quente-úmido, 15 de março, foi de 1225 (W), com temperatura superior a 29 °C entre

11h00min e 12h00min (Figura III.1).

Figura III.1. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=60%. Fachada 45° - 15 Mar.


A distribuição de fluxo térmico máximo no ambiente no período quente-seco, 15

de outubro, foi de 11650 (W), com temperatura maior que 29 °C, entre 11h00min e 12h00min

(Figura III.2).

Figura III.2. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=60%. Fachada 45° - 15 Out.



quente úmido, 15 de março, foi de 1650 (W), e temperatura superior a 29 °C foi registrada às

11h00min (Figura III.3).

125



Em 15 de outubro, a carga térmica máxima foi de 2150 (W) às 11h00min, mesmo

horário em que se observam temperaturas maiores que 29 °C (Figura III.4).




em 15 de março foi de 300 (W), registrada às 14h00min e em 15 de outubro, 650 (W),

registrada entre 14h00min e 15h00min (Figuras III.5 e III.6).

Em 15 de março, na fachada Sul, observa-se temperatura interna menor ou igual a 29

°C, entre 08h00min e 09h00min (Figura III.5).

126



O maior valor de temperatura interna, 38,7 °C, foi registrada em outubro, entre

12h00min e 16h00min (Figura III.6).




março e 2500 (W) em 15 de outubro, às 19h00min, nos dois períodos (Figuras III,7 e III.8).

As temperaturas maiores que 29 °C foram registradas em março, a partir das 10h00min,

estendendo-se até 20h00min (Figura III.7).

127



Em outubro, os valores superiores a 29 °C tiveram início às 10h00min h, permanecendo

elevados até 20h00min(Figura III.8).




(W) e em 15 de outubro foi registrado 475 (W), às 15h00min para os dois períodos (Figuras

III.9 e III.10).

Temperaturas menores que 29 °C ocorreram às 08h00min do dia 15 de março (Figura

III.9).

128



A temperatura máxima registrada foi de 37,5 °C, entre 13h00min e 16h00min do dia 15

de outubro (Figura III.10).



129

Apêndice IV



período quente-úmido, 15 de março, é de 825 (W), com temperatura superior a 29 °C entre

10h00min e 19h00min h (Figura IV.1) .

Figura IV.1. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=40%. Fachada 45° - 15 Mar.


A distribuição de fluxo térmico no ambiente no período quente-seco, 15 de outubro, foi

de 1125 (W), com temperatura maior que 29 °C, entre 09h00min e 22h00min (Figura IV.2) .

Figura IV.2. Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=40%. Fachada 45° - 15 Out.



quente úmido, 5 de março, foi de 1100 (W), e temperatura superior a 29 °C foi registrada

entre às 10h00min e 16h00min h (Figura IV.3).

130



Em 15 de outubro, a carga térmica máxima foi de 1650 (W) e, entre 10h00min e

14h00min h, também se observaram temperaturas maiores que 29 °C, no mesmo horário

(Figura IV.4).




em 15 de março foi de 225 (W) e em 15 de outubro, 450 (W) ambas registradas às 14h00min

(Figuras IV.5 e IV.6).

Em 15 de março, na fachada Sul, observa-se temperatura interna menor ou igual a 29 °C

entre 08h00min e 10h00min (Figura IV.5).

131



O maior valor de temperatura interna, 37,5 °C, foi registrada em outubro, entre

14h00min e 16h00min (Figura IV.6).




março e 1700 (W) em 15 de outubro, entre 18h00min e 19h00min nos dois períodos (Figuras

IV.7 e IV.8).

As temperaturas maiores que 29 °C foram registradas em março, a partir das 09h00min,

estendendo-se até 19h00min (Figura IV.7).

132

Figura IV.7 Simulação de Fluxo térmico e temperatura para WWR=40%. Fachada 270° - 15 Mar.


Em outubro, os valores superiores a 29°C tiveram início às 08h00min, permanecendo

elevados até 21h00min (Figura IV.8).




(W) e em 15 de outubro foi registrado 700 (W), entre 12h00min e 18h00min para os dois

períodos (Figuras IV.9 e IV.10).

Temperaturas menores que 29 °C ocorrem entre 08h00min e 10h00min do dia 15 de

março (Figura IV.9).

133



A temperatura máxima registrada é de 36 °C entre 14h00min e 16h00min do dia 15 de

outubro (Figura IV.10).



134

Apêndice V

Figura V.1:Avaliação bioclimática para Teresina –Período quente-úmido - 15 de março.


135

Apêndice VI

Figura VI.1:Avaliação bioclimática para Teresina –Período quente-seco - 15 de outubro.


Documents

Dissertação Alberto