PUC.Goiás - Arquitetura & Urbanismo
2015.1
Arquitetura, sombra, conforto e
economia de energia
ABERTURA
Estudo da
insolação e o
projeto das
proteções
solares
Alguém reconhece este edifício?
É importante!
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Foto: Dirceu Trindade
1ª aula
Arquitetura e Conforto Térmico
A sombra é uma
circunstância inerente à
zona de conforto e,
obviamente,
absolutamente
necessária nas
situações de calor,
como se ilustra na carta
dos irmãos Olgyay.
A captação da energia
solar e o consequente
aquecimento natural do
interior das construções
é um recurso desejável
e apropriado para
climas frios.
Economiza-se energia
e aumenta-se o
conforto.
Desenho-resumo da carta dos irmãos Olgyay (1957)
Fonte: LAMBERTS, 1997, p. 104
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Clima da Região de Goiânia
Com a média das máximas oscilando
entre 28 e 32 graus ao longo do ano,
pode-se afirmar que há calor à tarde o
ano inteiro e é absolutamente
necessário evitar-se o
sobreaquecimento provocado pelo
chamado efeito estufa, decorrente da
radiação solar.
Mesmo nos meses com madrugadas
frias, especialmente junho e julho, a
temperatura da tarde é elevada e a
entrada de sol tem que ser controlada:
será aceitável até às 9, no máximo até
às 10 horas.
Fora desses meses é necessário
barrá-lo após as 7 ou, no máximo, às 8
horas da manhã!
Médias das máximas, médias e médias
das mínimas, para a região de Goiânia
FERNANDES, 2006, p. 18
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
O conceito efeito estufa já foi citado anteriormente. Olhem só
esta interessante definição do mesmo:
“(...) a radiação solar penetra pelo vidro, e grande parte se
transforma em calor pela absorção das superfícies internas.
Estas aumentam sua temperatura e emitem mais radiação
infravermelha, a qual não pode sair do recinto, pois os vidros
são opacos para essa radiação (se comportam de forma
similar às paredes opacas). Então vão sendo absorvidos pelas
paredes, até transformar-se totalmente em energia térmica,
aumentando as temperaturas das paredes e do ar interior.”
“O efeito estufa propiciado nos edifícios “todo vidro” serve
como aquecimento, o que é benéfico nos países frios, mas
resulta desastroso nos trópicos. A potência (e o custo) do
sistema de ar-condicionado deve elevar-se estupidamente
para conseguir baixar a temperatura do ar.” (p. 228)
CORBELLA, O. e YANNAS, S. Em busca de uma arquitetura
sustentável para os trópicos – conforto ambiental. Rio de Janeiro:
Revan, 2003.
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Bem, feitas as colocações anteriores, vamos botar a mão na massa!
Você tem noção sobre como o Sol caminha no céu aqui em Goiânia?
Evidentemente que você sabe que ele nasce a Leste (mas nasce todos
os dias no mesmo ponto?), sobe durante o transcurso da manhã, ao
meio do dia atinge a maior altura possível (embora não esteja
obrigatoriamente no zênite) e, durante a tarde desce em direção ao
Oeste (e se põe no mesmo ponto todos os dias?).
E este “Sol”, que em vez de subir e descer caminha em volta? Estamos
noutro planeta? Noutro sistema estelar? Dá p’ra imaginar?
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Vamos lá então! Comecemos pelo básico!
Acho que todos vocês conhecem este desenho: representa o movimento
de translação da Terra e mostra a posição do seu eixo de rotação, e que
não é ortogonal ao plano de translação, certo!
VEJAMOS OS CROQUIS DESTAS 4 POSIÇÕES NOTÁVEIS!
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Continuando...
O desenho abaixo ilustra com mais detalhes o que vimos nos croquis,
isto é, os extremos do movimento: os solstícios! Repare que todas as
linhas importantes (os círculos polares e os trópicos) têm sua posição
angular em função do ângulo de 23,5º entre o eixo de rotação da Terra
e a normal ao plano de translação, a eclíptica!
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Continuando...
Bem, agora precisamos mudar a posição do observador!
Antes estávamos vendo o sistema terra-sol.
Agora vamos ver o caminho aparente do sol desenhado na
abóboda celeste. Ver o seu percurso no céu com sua variação
ao longo do ano (meses) e ao longo do dia (horas).
Para isso vamos recorrer a um programa gráfico elaborado pelo
Prof. Roriz da UFSC, muito simples de manipular o:
Sunpath
Bem legal! Poder simular/ilustrar as alterações da posição do sol
ao longo das horas do dia, ao longo dos meses do ano e da
latitude 60º sul atè 60º norte?
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Aquelas imagens representam o que, então...??
... o solstício de verão sobre o Círculo Polar! O Sol anda em volta de
você! Na posição mais alta é o meio do dia, na mais baixa, triscando a
linha do horizonte, o sol da meia-noite!
É outra realidade: o Sol não nasce, sobe e desce, e se põe! Ele gira à sua
volta: as fotos foram tiradas de hora em hora, girando a máquina 15º de
cada vez! (15º x 24 = 360º)
Agora precisamos mudar a linguagem novamente, a posição relativa,
para termos instrumentos simples e práticos de trabalho ao nível do
projeto: o caminho aparente do Sol na abóboda celeste será projetado
(projeção estereográfica horizontal) no plano horizontal e, assim, poderemos
obter um único desenho/projeção que agrega tudo! Vejamos...
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Carta solar completa: percursos dos 12 meses, horários e ‘topografia’ do céu
As linhas arqueadas no
sentido leste-oeste dão-nos
a projeção do caminho do
sol ao longo do dia (com as
horas devidamente balizadas
pelas curvas transversais). A
variação dessas linhas mais
para norte ou para mais
para sul demonstram a
variação ao longo do ano,
variação das estações!
As curvas concêntricas
dão-nos a altura do sol a
partir da linha do horizonte.
E o azimute (ângulo horizontal
a partir do Norte no sentido
horário) dá-nos a direção
horizontal também na linha
do horizonte.
Carta solar (16° sul)
Adaptado de CAVALEIRO e SILVA, 1969, p. 85 e 91
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
É possível trabalhar com uma carta simplificada, mais simples, sem
comprometer o entendimento geral.
Sem as concêntricas e com apenas
Carta solar simplificada
três linhas arqueadas – solstício de
‘inverno’, equinócios (março e setembro) e
solstício de verão, além das curvas que
indicam as horas, a carta simplificada
resolve bem quase todas as questões
propostas sobre insolação.
Carta solar simplificada (16° sul)
Adaptado de CAVALEIRO e SILVA, 1969, p. 85
Sombra necessária (estudo do autor)
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
Insolação de uma fachada, sabendo
sua orientação (azimute)
A (solstício inverno):
até as 14:45
B (equinócios):
até as 13:00
C (solstício verão):
até as 11:30
Obs: se fosse a fachada
oposta (az = 45º + 180º =
225º), os horários seriam:
após as 14:45
após as 13:00
após as 11:30
Fachada Az. = 45°: horários de insolação
Croquis do autor
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
ENCAMINHAMENTO PARA EXECUÇÃO DOS EXERCÍCIOS
Com as informações vistas e que você vai estudar com calma em
casa poderemos, na próxima aula de exercícios, fazer as 4
questões do exercício Nº 1 (bloco 3).
Vc precisa fazer o download e imprimir o arquivo com os
exercícios e o arquivo com a carta solar simplificada +
transferidor para poder efetivamente participar da próxima aula.
O transferidor só será usado posteriormente mas terá de ser
xerocado em acetato (transparência) para poder ser sobreposto à
carta.
Traga, também, uma régua para poder fazer as linhas
necessárias como estão no slaide anterior.
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes
Arquitetura e Conforto Térmico
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
> DUTRA, Luciano; LAMBERTS, Roberto; PEREIRA, Fernando O. R.
Eficiência energética na arquitetura. São Paulo: PW Editores, 1997.
> FERNANDES, A. M. C. P. Arquitetura e sombreamento: parâmetros
para a região climática de Goiânia. Goiânia: dissertação de mestrado,
2007.
> FERNANDES, A. M. C. P. Clima, homem e arquitetura. Goiânia: Trilhas
Urbanas, 2006.
> OLGYAY, Aladar; OLGYAY, Victor. Solar control and shading devices.
New Jersey: Princeton University Press, 1957.
> RORIZ, M. Sun Path 2. Escola de Engenharia, UFSC.
Prof. Ms. António Manuel Corado Pombo Fernandes