CONFORTO
TÉRMICO
UFMS – CCET – DEC
Curso de Arquitetura e Urbanismo
Disciplina: Conforto Ambiental
Profs:
01 / 46
Ana Paula da Silva Milani,
José Alberto Ventura Couto e
Wagner Augusto Andreasi
IMPORTÂNCIA DO ESTUDO
DE CONFORTO TÉRMICO
02 / 46
•
Satisfação do homem ou seu bem estar em se
sentir termicamente confortável.
•
Performance humana – melhor rendimento.
•
Conservação de energia
CONFORTO TÉRMICO
•
03 / 46
“Condição da mente que expressa
satisfação com o meio térmico” ASHRAE.
NEUTRALIDADE TÉRMICA
•
•
•
04 / 46
“É a condição na qual a pessoa não prefira
nem mais calor nem mais frio no ambiente ao
seu redor” – Fanger(1982).
“É a condição da mente que expressa
satisfação com a temperatura do corpo com um
todo” – Tanabe (1984).
Neutralidade térmica é uma condição
necessária mas não suficiente para que uma
pessoa esteja em conforto térmico, pois ela
pode estar exposta a um campo assimétrico de
radiação.
VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM
O CONFORTO TÉRMICO
•
•
•
•
•
•
05 / 46
Atividade desempenhada, M (W/m2).
Isolamento térmico das roupas utilizadas, ICL
(clo).
Temperatura do ar, ta (ºC)
Temperatura radiante média, trm (ºC)
Velocidade do ar, var (m/s)
Pressão parcial do vapor de água no ar
ambiente, pa (kPa)
O CORPO HUMANO
•
•
36,1ºC ≤ temp. corp ≤ 37,2ºC
• Limite inferior = 32ºC
• Limite superior = 42ºC
100W ≤ calor gerado ≤ 1000W que é dissipado:
• Através da pele:
•
•
•
06 / 46
Perda sensível de calor por convecção e radiação;
Perda latente de calor por evaporação do suor e
por dissipação da umidade da pele.
Através da respiração:
•
•
Perda sensível de calor por convecção;
Perda latente de calor por evaporação.
O CORPO HUMANO
07 / 46
O CORPO HUMANO
•
•
08 / 46
Zonas de conforto:
• Pessoas nuas: 29ºC a 31ºC
• Pessoas vestidas com vestimenta normal de
trabalho (ICL = 0,6 clo ) = 23ºC a 27ºC
Temp neutra (particular) = neutralidade térmica.
•
•
•
•
•
•
•
tcorpo < tneutra ⇒ vaso constrição
tcorpo < 35ºC ⇒ perda de eficiência
tcorpo < 31ºC ⇒ temperatura letal
tcorpo > tneutra ⇒ vaso dilatação
tcorpo > 37ºC ⇒ suor
tcorpo > 39ºC ⇒ perda de eficiência
tcorpo > 43ºC ⇒ letal
AVALIAÇÃO
NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
•
Balanço de calor do corpo – Fanger (1982)
M - W = Qsk + Qres = (C + R + Edsk + Eesk) + (Cres + Eres)
z
z
z
z
z
z
z
z
z
z
09 / 46
M = Taxa metabólica de produção de calor pelo corpo (W/m2);
W = Trabalho muscular ou eficiência mecânica - igual a zero para a
maioria das atividades sedentárias - (W/m2);
Qsk = Perda total de calor através da pele (W/m2);
Qres = Perda total de calor através da respiração (W/m2);
C = Perda sensível de calor por convecção pela pele (W/m2);
R = Perda sensível de calor por radiação pela pele (W/m2);
Edsk = Perda de calor latente por difusão de suor pela pele (W/m2);
Eesk = Perda de calor latente por evaporação de suor pela pele
(W/m2);
Cres = Perda sensível de calor por convecção pela respiração
(W/m2);
Eres = Perda de calor latente por evaporação através da respiração
(W/m2);
AVALIAÇÃO
NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
•
Fanger também a carga térmica que atua sobre o corpo:
z
L = M - 3,05(5,73 - 0,007*M - pa) - 0,42(M - 58,15) - 0,0173*M(5,87
- pa) - 0,0014*M(34 - ta) - 3,96*10-8 fcl [(tcl + 273)4 - (trm + 273)4 ]
- fcl*hc (tcl - ta)
z
E considerou também que estado permanente de troca da calor, a
carga térmica que atua no corpo é zero, produzindo então a
equação de conforto térmico:
VMP = [0,303*exp(-0,036*M) + 0,028]*L
VMP = Voto Médio Predito ou estimado
M = Atividade desempenhada pela pessoa (Met)
L = Carga térmica atuante sobre o corpo
10 / 46
AVALIAÇÃO
NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
•
Da mesma apresentou a equação de cálculo da
Percentagem predita de Pessoas termicamente
Desconfortáveis:
PPD = 100 - 95*exp[-(0,03353*VMP4 + 0,2179*VMP2)]
11 / 46
AVALIAÇÃO
NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
•
12 / 46
A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi
utilizada nos estudos de FANGER.
CÁLCULO DO PMV E PPD
•
•
13 / 46
Variáveis Humanas:
•
•
Atividade desempenhada, M (W/m2).
Isolamento térmico das roupas utilizadas, ICL (clo).
Variáveis Climáticas:
•
•
•
•
Temperatura do ar, ta (ºC)
Temperatura radiante média, trm (ºC)
Velocidade do ar, var (m/s)
Pressão parcial do vapor de água no ar ambiente, pa
(kPa)
CÁLCULO DO PMV E PPD
14 / 46
DESCONFORTO
ASSIMÉTRICO
•
Por Radiação Térmica:
•
•
•
15 / 46
Janelas frias
Superfícies não isoladas
Máquinas, etc
DESCONFORTO
ASSIMÉTRICO
•
Por Correntes de ar:
•
•
•
16 / 46
Ambientes ventilados
naturalmente,
Automóveis,
Escritórios, etc
DESCONFORTO
ASSIMÉTRICO
•
Pela diferença na ta no
sentido vertical:
•
•
17 / 46
Cabeça x tornozelo
As pessoas são mais
tolerantes qdo a cabeça
estives mais fria
DESCONFORTO
ASSIMÉTRICO
•
Pisos aquecidos ou
resfriados:
•
•
•
•
•
•
18 / 46
Faixas:
carpetes/tapetes: de 21
a 28ºC
madeira: 24 a 28ºC
concreto: 26 a 28,5ºC
pessoas calçadas em
ativ. sed.: 25ºC
caminhando: 23ºC
CONFORTO
TÉRMICO
2.- REPRESENTAÇÕES
GRÁFICAS DE CONFORTO
TÉRMICO
19 / 46
REPRESENTAÇÕES
GRÁFICAS DE CONFORTO
TÉRMICO
•
20 / 46
As várias formas de representação foram elaboradas
procurando englobar o efeito conjunto de variáveis
que influenciam o conforto térmico humano.
•
Índices biofísicos = f (trocas de calor entre o corpo e o
ambiente)
•
Índices fisiológicos = f (ta ; trm ; ua e va)
•
Índices subjetivos = f (sensações subjetivas)
REPRESENTAÇÕES
GRÁFICAS DE CONFORTO
TÉRMICO
•
•
•
•
•
•
•
21 / 46
Índice de Temperatura Efetiva (E.T.) – Hougthen,
Yaglou e Miller (1923)
Predict 4-Hours Sweat Rate (P4S.R.) – McArdle –
(1947).
Zona de Conforto de Olgyay (1963)
Zona de Conforto da ASHRAE
Carta Bioclimática de Givoni
Índice de Conforto Equatorial
ISO 7730/2005
T.E. DE HOUGTHEN,
YAGLOU E MILLER
•
Elaborado entre 1923
e 1925.
•
•
22 / 46
Correlação entre as
sensações de conforto
e as condições de
temperatura, umidade
e velocidade do ar.
Pessoas
habitualmente
vestidas, em trabalho
leve.
T.E. DE HOUGTHEN,
YAGLOU E MILLER
•
23 / 46
Pessoas semi-nuas, em
repouso.
PREDICT 4-HOURS
SWEAT RATE – (P.4S.R.)
•
24 / 46
Predict 4-Hours
Sweat Rate
ÍNDICE DE CONFORTO
EQUATORIAL - Webb
Fonte: Frota, A., B.; Schiffer, S., R. Manual de Conforto
Térmico – Studio Nobel. SP. 2001.
25 / 46
ZONA DE CONFORTO
ASHRAE
•
26 / 46
Pessoas com atividade sedentária, roupa típica de
verão.
ZONA DE CONFORTO
OLGYAY
27 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE
GIVONI (países em desenvolvimento)
28 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE
GIVONI (países em desenvolvimento)
29 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE
GIVONI (países em desenvolvimento)
30 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE
GIVONI (países em desenvolvimento)
31 / 46
CARTA BIOCLIMÁTICA DE
GIVONI (países em desenvolvimento)
32 / 46
CONFORTO
TÉRMICO
3.- NORMALIZAÇÃO
33 / 46
AVALIAÇÃO
NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
34 / 46
ISO/FDIS 7730:2005(E)
•
35 / 46
A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi
utilizada nos estudos de FANGER.
ISO/FDIS 7730:2005(E)
36 / 46
ISO/FDIS 7730:2005(E)
37 / 46
CONFORTO
TÉRMICO
4.- DE ONTEM ATÉ HOJE,
ONDE ESTAMOS?
38 / 46
De ontem até hoje, como
estamos?
|
Conforto Térmico
• Sócrates, IV AC e
• Revolução industrial
Vitruvius, I DC
• Zona de conforto → Houghten e Yagloglou (1923)
• Limites das condições ambientais de trabalho → Vernon e Warner
(1932) e Bedford (1936)
• Pelo caráter multidisciplinar o precursor foi Olgyay (1963)
• Mais recentemente 2 vertentes: Câmaras climatizadas (Fanger,
1970 → ASHRAE 55/92 e a ISO 7730/2005) e as Pesquisas de campo
No exterior – Auliciems (1969); Humphreys (1976); Nicol (1993, 1996 e
2004); Mallick (1996); Parsons (2002); Toftum (2002); de Dear e
Bragger (2002); Havenith, Holmér e Parsons (2002) entre outros. No
Brasil - Sá (1934); Ribeiro (1945); Landi (1976); Roriz (1996) Araujo
(1996); Xavier e Lamberts (1999) e Xavier (2000) entre outros.
39 / 46
QUESTIONAMENTOS A
NORMA (Mod. Fanger)
• Nicol (1993) Não concorda que o balanço entre o calor produzido e o calor
perdido pelo corpo é condição necessária para obtenção de conforto térmico,
• Nicol (1993) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo foi desenvolvido em
estado térmico estável.
• Nicol (1993), Xavier (2000) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo não leva
em conta a adaptação, os hábitos e estilos de vida das pessoas; aspectos de
natureza física, psicológica e fisiológica.
• Xavier (2000) As tabelas levam a erros, mais de 50 na taxa metabólica e até
25% no isolamento das roupas.
40 / 46
QUESTIONAMENTOS A
NORMA (Mod. Fanger)
• Humphreys e Nicol (2002) O modelo PMV pode produzir predição errônea
sempre que aplicado a um grande grupo de pessoas
• Nicol (2004) Limites da temperatura do ar e velocidade do ar e as variáveis
climáticas sendo instantâneas não refletem todo período da pesquisa.
• Dear (2004) Em câmaras climáticas, não é possível identificar corretamente
qual é o fator de insatisfação das pessoas.
41 / 46
RESULTADOS EM
PESQUISAS DE CAMPO
Nicol (1996)
A umidade relativa e a velocidade do ar tiveram pequeno efeito
na sensação térmica experimentada.
A temperatura de conforto, Icl e o voto de conforto são
dependentes da varaiação da temperatura externa.
Mallick (1996)
As preferências das pessoas de diferentes localizações variam
em termos da aclimatização experimentada.
Xavier (2000)
Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal +
29,953
Sensações Térmicas (S) = (0,8.e 0,0038 . M – 0,971) L sendo
M = Taxa Metabólica e L = carga térmica
atuando no corpo
Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 – 75,35 . e ( 0,058 .
S –[4] – 0,569 . S –[2])
42 / 46
MODELOS ADAPTATIVOS
Xavier (2000)
Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953
Sensações Térmicas (S) = 0,0239.M(5,87-pa)-0,0071.M(34-ta)-0,885(5,73-0,007M-pa)+0,238.10-8fcl[(tcl-273)4-(tr-273)4
4
Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 – 75,35 . e ( 0,058 . S
Humphreys e Nicol (2002)
Fanger e Toftum (2002)
43 / 46
2
– 0,569 . S )
RESULTADOS EM
PESQUISAS DE CAMPO
z
44 / 46
Humphreys, M.; Hancock, M. (Windsor 2006 -Do People Like to Feel
‘Neutral’? Systematic Variation of the Desired Sensation on the
ASHRAE Scale of Subjective Warmth.)
RESULTADOS EM PESQ.
DE CAMPO NO MS
45 / 46
CONFORTO TÉRMICO
46 / 46