UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E
TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE
EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL
INFLUÊNCIA DOS VIDROS NO DESEMPENHO
TÉRMICO E CONFORTO AMBIENTAL EM
EDIFICAÇÕES DE ESCRITÓRIOS - UM ESTUDO DE
CASO
LUCIANA GIRARDI OMAR
PROF. DR. BISMARCK CASTILLO CARVALHO
Cuiabá, MT, fevereiro de 2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA E ENGENHARIA E
TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE
EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL
INFLUÊNCIA DOS VIDROS NO DESEMPENHO
TÉRMICO E CONFORTO AMBIENTAL EM
EDIFICAÇÕES DE ESCRITÓRIOS - UM ESTUDO DE
CASO
LUCIANA GIRARDI OMAR
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação em Engenharia de Edificações e
Ambiental da Universidade Federal de Mato
Grosso, como parte dos requisitos para a
obtenção do título de Mestre em Engenharia de
Edificações e Ambiental.
PROF. DR. BISMARCK CASTILLO CARVALHO
Cuiabá, MT, fevereiro de 2011
Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.
O54i
Omar, Luciana Girardi.
Influência dos vidros no desempenho térmico e conforto ambiental em
edificações de escritório - um estudo de caso / Luciana Girardi Omar. – 2011.
xv, 167 f. : il. color. ; 30 cm.
Orientador: Bismarck Castillo Carvalho.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso,
Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Programa de PósGraduação em Engenharia de Edificações e Ambiental, 2011.
Inclui bibliografia.
1. Desempenho térmico. 2. Conforto ambiental. 3. Edificação de
escritório. 4. Fachadas de vidro - Conforto térmico. I. Título.
CDU 725.011.6:697.97(817.2)
Ficha catalográfica elaborada pelo Bibliotecário Carlos Henrique T. de Freitas. CRB-1: 2.234.
Permitida a reprodução parcial ou total desde que citada a fonte.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E
TECNOLOGIA
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Edificações e
Ambiental
FOLHA DE APROVAÇÃO
Título: INFLUÊNCIA DOS VIDROS NO DESEMPENHO TÉRMICO E
CONFORTO AMBIENTAL EM EDIFICAÇÕES DE ESCRITÓRIOS - UM
ESTUDO DE CASO
Autor: LUCIANA GIRARDI OMAR
Dissertação defendida e aprovada em 16 de fevereiro de 2011, pela comissão
julgadora:
DEDICATÓRIA
Aos meus anjos da guarda,
Guilherme, Gabriel, Victor e
Fauze
AGRADECIMENTOS

Ao professor Dr. Bismarck Castillo Carvalho pela orientação, dedicação e
incentivo;

À minha família pela confiança, apoio e carinho em todos os momentos da
minha vida;

Aos avaliadores da banca pelas considerações e sugestões no exame de
qualificação;

Aos professores do Programa de Pós Graduação em Engenharia de
Edificação e Ambiental pelos conhecimentos transmitidos;

Ao professor Arnulfo Barroso Vasconcelos pela disponibilidade em
contribuir com o trabalho;

À professora Luciane Cleonice Durante pela disposição e por permitir o
acesso ao software DesignBuilder;

Às minhas colegas do mestrado, Soneize e Raquel, que se tornaram
companheiras nos estudos, pesquisas e artigos;

Aos técnicos e funcionários do TRT que me acompanharam nas medições e
cederam as informações necessárias para a realização da pesquisa;

Ao Desembargador Dr. Osmair Couto por permitir o acesso ao seu gabinete
para a realização das medições;

Aos meus colegas do mestrado por compartilharem seus conhecimentos e
pelos trabalhos realizados em conjunto;

À minha cunhada Fauzia Omar pelas correções gramaticais e ortográficas;

A todas as pessoas que de alguma maneira me auxiliaram e contribuíram para
o desenvolvimento deste trabalho;

.
À Capes pelo apoio financeiro.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS............................................................................................VIII
LISTA DE TABELAS.............................................................................................XII
LISTA DE ABREVIATURAS..............................................................................XIV
LISTA DE SIMBOLOS..........................................................................................XV
RESUMO...............................................................................................................XVII
ABSTRACT.........................................................................................................XVIII
1
INTRODUÇÃO ......................................................................................... 1
1.1
OBJETIVOS: GERAL E ESPECÍFICOS ................................................... 4
1.2
ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO .......................................................... 4
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 6
2.1
EVOLUÇÃO E APLICAÇÃO DO VIDRO NA ARQUITETURA ........... 6
2.1.1
História do vidro ......................................................................................... 6
2.1.2
O vidro na arquitetura ................................................................................. 7
2.1.3
O vidro no Brasil ....................................................................................... 11
2.1.3.1
O vidro na arquitetura brasileira ............................................................... 12
2.2
VIDROS .................................................................................................... 16
2.2.1
Definição e composição do vidro .............................................................. 16
2.2.2
Propriedades dos vidros ............................................................................ 17
2.2.2.1
Propriedades óticas.................................................................................... 18
2.2.3
Fatores de desempenho energético dos vidros .......................................... 23
2.2.3.1
Fator solar ................................................................................................. 24
2.2.3.2
Ganho de calor solar.................................................................................. 25
2.2.3.3
Coeficiente de sombreamento ................................................................... 25
2.2.3.4
Coeficiente de admissão solar ................................................................... 26
2.2.3.5
Emissividade ............................................................................................. 26
2.2.4
Classificação dos vidros ............................................................................ 26
2.2.4.1
Especificação de vidros em projetos de arquitetura .................................. 29
2.3
FATORES DETERMINANTES NO DESEMPENHO ENERGÉTICO
DE EDIFICAÇÕES .................................................................................. 31
2.3.1
O vidro na envoltória das edificações ....................................................... 31
2.3.2
Orientação e geometria das edificações .................................................... 32
2.3.3
Sombreamento e proteção solar de superfícies envidraçadas ................... 34
2.4
CONFORTO AMBIENTAL..................................................................... 38
2.4.1
Conforto térmico ....................................................................................... 38
2.4.1.1
Índices de conforto térmico ....................................................................... 39
2.4.1.2
Normas relacionadas ao conforto térmico................................................. 43
2.4.2
Conforto luminoso .................................................................................... 46
2.4.2.1
Fatores que influenciam o conforto luminoso ........................................... 46
2.4.2.2
Normas relacionadas à iluminação de ambientes...................................... 49
3
CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ................................. 51
3.1
CARACTERÍSTICAS DO CLIMA DE CUIABÁ ................................... 51
3.2
DIRETRIZES DE PROJETO PARA O CLIMA LOCAL........................ 55
4
MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................. 59
4.1
IDENTIFICAÇÃO DA EDIFICAÇÃO .................................................... 60
4.2
AMBIENTES MONITORADOS ............................................................. 68
4.3
INSTRUMENTOS .................................................................................... 70
4.3.1
Termo-higrômetro ..................................................................................... 70
4.3.2
Luxímetro .................................................................................................. 74
4.4
MÉTODOS PARA A AVALIAÇÃO DA EDIFICAÇÃO ....................... 74
4.4.1
Métodos para a avaliação do desempenho e conforto térmico ................. 74
4.4.1.1
Método para medições in loco .................................................................. 75
4.4.1.2
Método para avaliação do consumo energético ........................................ 78
4.4.1.3
Método para avaliação da carga térmica ................................................... 79
4.4.1.4
Método para avaliação do conforto térmico.............................................. 84
4.4.2
Método para avaliação luminosa............................................................... 85
5
RESULTADOS E DISCUSSÕES .......................................................... 91
5.1
RESULTADOS E DISCUSSÕES SOB O PONTO DE VISTA
TÉRMICO... .............................................................................................. 91
5.1.1
Desempenho térmico por medição in loco ................................................ 91
5.1.1.1
Medição de verão ...................................................................................... 91
5.1.1.2
Medição de inverno ................................................................................... 97
5.1.1.3
Síntese do desempenho térmico por medição in loco ............................. 103
5.1.2
Consumo energético do edifício.............................................................. 106
5.1.3
Carga térmica .......................................................................................... 110
5.1.3.1
Calibração do modelo ............................................................................. 110
5.1.3.2
Simulação ................................................................................................ 112
5.1.4
Conforto térmico ..................................................................................... 121
5.1.4.1
Medição no verão .................................................................................... 121
5.1.4.2
Medição no inverno................................................................................. 127
5.1.4.3
Síntese do conforto térmico .................................................................... 133
5.2
RESULTADOS E DISCUSSÕES SOB O PONTO DE VISTA
LUMINOSO. ........................................................................................... 134
5.2.1
Iluminação artificial ................................................................................ 134
5.2.2
Iluminação natural ................................................................................... 138
5.2.2.1
Síntese da iluminação artificial e natural ................................................ 145
6
CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................... 147
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................. 149
APÊNDICE...............................................................................................................161
APÊNDICE A – Experimento com globos alternativos...........................................161
ANEXO....................................................................................................................165
ANEXO A - Registro de contas de energia elétrica do TRT....................................165
ANEXO B - Consumo de energia elétrica – Elevadores da Corte...........................167
IX
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Catedral de Chartres, França (1134-1260) ................................................... 8
Figura 2- Vitral da Catedral de Chartres ...................................................................... 8
Figura 3- Palácio de Cristal, Londres, 1851, Joseph Paxton........................................ 8
Figura 4- Fachada da Fagus, Alemanha, 1911, Walter Gropius .................................. 9
Figura 5- Unidade habitacional em Berlin, 1956 - 1959............................................ 10
Figura 6- Shanghai World Financial Center, 2008 .................................................... 11
Figura 7- Capital Gate, Abu Dhabi, 2010 .................................................................. 11
Figura 8- Ministério da Educação e Saúde, Rio de Janeiro RJ, 1936-1945. .............. 13
Figura 9- Palácio Alvorada, 1960 .............................................................................. 14
Figura 10- Catedral Metropolitana, 1960 ................................................................... 14
Figura 11- Palácio Alencastro, 1960 - 1970 .............................................................. 15
Figura 12- Sede do Ministério Público do Estado de Mato Grosso, 2009 ................. 15
Figura 13- Composição química do vidro plano (float) ............................................. 17
Figura 14- Equilíbrio térmico para superfícies envidraçadas e ensolaradas .............. 18
Figura 15- Transmitância e refletância em função do ângulo de incidência.............. 19
Figura 16- Comportamento de diversos tipos de vidros em função da
energia transmitida e dos comprimentos das ondas ................................ 20
Figura 17- Espectro do raio solar ............................................................................... 21
Figura 18- Curva de sensibilidade do olho humano a radiação visível...................... 22
Figura 19- Ganhos de calor através de parede transparente com proteção externa ... 35
Figura 20- Ganhos de calor através de parede transparente sem proteção externa .... 35
Figura 21- Carta psicrométrica de Cuiabá ................................................................. 42
Figura 22- Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD) em função do PMV ............ 45
Figura 23- Mapa de climas do Brasil ......................................................................... 52
Figura 24- Nebulosidade média em Cuiabá ............................................................... 54
Figura 25- Carta solar para Cuiabá ............................................................................ 55
Figura 26- Zoneamento bioclimático brasileiro ......................................................... 56
Figura 27- Zona 7 ....................................................................................................... 56
Figura 28- Complexo judiciário do TRT 23ª Região ................................................. 61
Figura 29- Vista aérea do complexo do TRT e da Corte ........................................... 61
X
Figura 30- Fachada Sudoeste da Corte....................................................................... 63
Figura 31- Fachada Oeste da Corte ............................................................................ 63
Figura 32- Vista interna do domus do Átrio............................................................... 64
Figura 33- Vista interna do Átrio ............................................................................... 64
Figura 34- Vista interna dos dutos de exaustão ......................................................... 65
Figura 35- Fain-Coil de 15 TR .................................................................................. 65
Figura 36- Difusores de piso retangular ..................................................................... 66
Figura 37- Difusores de piso circular ......................................................................... 66
Figura 38- Ar condicionado instalado no forro da Sala 1 .......................................... 67
Figura 39- Planta ilustrativa do primeiro pavimento e dos ambientes monitorados .. 69
Figura 40- Termo-higrômetro HT 4000 ..................................................................... 70
Figura 41- Abrigo externo.......................................................................................... 71
Figura 42- Termômetro de globo alternativo ............................................................. 72
Figura 43- Barreira interna ......................................................................................... 73
Figura 44- Luxímetro digital LD 510......................................................................... 74
Figura 45- Posicionamento dos equipamentos na Sala 1 e Sala 2 ............................. 76
Figura 46- Posicionamento dos equipamentos na Corte ............................................ 77
Figura 47- Etapas utilizadas nos trabalhos de simulação ........................................... 80
Figura 48- Modelo tridimensional do TRT ................................................................ 81
Figura 49- Desenho ilustrativo da planta baixa do gabinete ...................................... 81
Figura 50- Malha de pontos para as Sala 1 e Sala 2................................................... 87
Figura 51- Malha de pontos para o Átrio ................................................................... 88
Figura 52- Medição de iluminâncias no Átrio ........................................................... 90
Figura 53- Medição de iluminância na Sala 2 ............................................................ 90
Figura 54- Gráfico de temperaturas e umidades do período de
9 a 18 de fevereiro ................................................................................... 92
Figura 55- Dia típico de verão – Sala 1 e Sala 2 ........................................................ 93
Figura 56- Desempenho das temperaturas externa e internas - Sala 1 e Sala 2 ......... 93
Figura 57- Gráfico de temperaturas e umidades do período de
19 a 28 de fevereiro ................................................................................... 95
Figura 58- Dia típico de verão - Átrio ........................................................................ 96
Figura 59- Desempenho das temperaturas externa e interna – Átrio ........................ 96
XI
Figura 60- Gráfico de temperaturas e umidades do período de
25 de junho a 3 de julho
.................................................................... 98
Figura 61- Dia típico de inverno – Sala 1 e Sala 2..................................................... 99
Figura 62- Desempenho das temperaturas externa e internas - Sala 1 e Sala 2 ......... 99
Figura 63- Gráfico de temperaturas e umidades do período de 4 a 12 de julho ...... 101
Figura 64- Dia típico de inverno - Átrio .................................................................. 102
Figura 65- Desempenho das temperaturas externa e interna – Átrio ...................... 102
Figura 66- Carta Solar de Cuiabá ............................................................................. 104
Figura 67- Rosa dos Ventos ..................................................................................... 105
Figura 68- Consumo energético da Corte por categoria .......................................... 107
Figura 69- Consumo de energia elétrica do TRT ..................................................... 108
Figura 70- Distribuição do consume energético segundo o RTQ-C, nível A .......... 109
Figura 71- Temperaturas do ar medidas e simuladas – Sala 1 ................................. 111
Figura 72- Temperatura do ar medidas e simuladas - Átrio..................................... 111
Figura 73- Ganhos internos de calor - Sala 1 ........................................................... 113
Figura 74- Ganhos internos de calor - Sala 2/Zona 1............................................... 114
Figura 75- Ganhos internos de calor - Sala 2/Zona 2............................................... 115
Figura 76- Ganhos internos de calor - Sala 2 /Zona 3.............................................. 116
Figura 77- Síntese do ganho de calor interno anual para o gabinete,
Sala 1 e Sala 2 ....................................................................................... 117
Figura 78- Ganhos internos de calor: situação real e alternativas simuladas Gabinete .............................................................................................. 118
Figura 79- Temperatura e Ganhos de calor interno de calor para o Átrio ............... 119
Figura 80- Ganhos internos de calor: situação real e alternativas simuladas Átrio ...................................................................................................... 120
Figura 81- PMV e PPD no verão – Sala 1 ............................................................... 122
Figura 82- PMV e PPD no verão – Sala 2 ............................................................... 124
Figura 83- PMV e PPD no verão - Átrio ................................................................. 126
Figura 84- PMV e PPD no inverno – Sala 1 ............................................................ 128
Figura 85- PMV e PPD no inverno – Sala 2 ............................................................ 130
Figura 86- PMV e PPD no inverno - Átrio .............................................................. 131
Figura 87- Índices PMV no verão e inverno – Sala 1, Sala 2 e Átrio ...................... 133
XII
Figura 88- Distribuição das luminárias na Sala 1 e Sala 2 ....................................... 135
Figura 89- Curvas isolux da iluminação artificial na Sala 1 .................................... 136
Figura 90- Curvas isolux da iluminação artificial na Sala 2 / Zona1, Zona 2 e
Zona 3 .................................................................................................... 136
Figura 91- Luz natural às 9h00min – Sala 1 ............................................................ 139
Figura 92- Luz natural às 11h00min – Sala 1 .......................................................... 139
Figura 93- Luz natural às 13h00min – Sala 1 .......................................................... 139
Figura 94- Luz natural às 15h00min – Sala 1 .......................................................... 139
Figura 95- Luz natural às 9h00min – Sala 2/ Zona 1 e Zona 2 ................................ 141
Figura 96- Luz natural às 11h00min– Sala 2/ Zona 1 e Zona 2 ............................... 141
Figura 97- Luz natural às 13h00min– Sala 2/ Zona 1 e Zona 2 ............................... 141
Figura 98- Luz natural às 15h00min– Sala 2/ Zona 1 e Zona 2 ............................... 142
Figura 99- Luz natural às 9h00min - Átrio .............................................................. 143
Figura 100- Luz natural às 11h00min - Átrio .......................................................... 143
Figura 101- Luz natural às 13h00min - Átrio .......................................................... 144
Figura 102- Luz natural às 15h00min - Átrio .......................................................... 144
XIII
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Aditivos e seus efeitos espectrais no vidro ................................................ 17
Tabela 2- Tipos de vidros quanto a transmissão do espectro ..................................... 23
Tabela 3- Fator solar para alguns tipos comuns de vidros ......................................... 24
Tabela 4- Classificação de vidros conforme a eficiência luminosa e eficiência
térmica ....................................................................................................... 30
Tabela 5- Relatório das estratégias bioclimáticas para Cuiabá .................................. 42
Tabela 6- Taxas de proporção de luminâncias ........................................................... 49
Tabela 7– Tabela de dados climatológicos de Cuiabá ............................................... 54
Tabela 8- Recomendações de projeto para a zona bioclimática 7 ............................. 57
Tabela 9- Critérios mínimos de desempenho segundo a NBR 15575/2008 .............. 58
Tabela 10- Critério de avaliação de desempenho térmico para o verão .................... 58
Tabela 11- Características dos vidros da fachada e do domus ................................... 82
Tabela 12- Propriedades dos materiais opacos .......................................................... 83
Tabela 13- Temperatura média e desvio padrão no verão - Exterior, Sala1 e
Sala2 .......................................................................................................... 94
Tabela 14- Temperatura média e desvio padrão no verão – Exterior e Átrio ............ 97
Tabela 15- Temperatura média e desvio padrão no inverno - Exterior, Sala1 e
Sala2 ........................................................................................................ 100
Tabela 16- Temperatura média e desvio padrão no inverno – Exterior e Átrio ....... 103
Tabela 17- Resumo do desempenho térmico da edificação no verão e inverno ...... 103
Tabela 18- Consumo energético mensal da Corte ................................................... 106
Tabela 19 - Carga térmica dos ambientes ................................................................ 110
Tabela 20-Valores de temperatura significativas obtidas da Figuras 71 e
Figura 72 ................................................................................................. 112
Tabela 21- PMV e PPD no verão - Sala 1 ................................................................ 121
Tabela 22- PMV e PPD no verão - Sala 2 ................................................................ 124
Tabela 23- PMV e PPD no verão - Átrio ................................................................. 126
Tabela 24- PMV e PPD no inverno - Sala 1 ........................................................... 128
Tabela 25- PMV e PPD no inverno - Sala 2 ........................................................... 129
Tabela 26- PMV e PPD no inverno - Átrio .............................................................. 131
XIV
Tabela 27- Resumo da iluminâncias obtidas com a iluminação artificial ................ 137
Tabela 28- Luz natural medida - Sala 1 .................................................................. 139
Tabela 29- Luz natural medida - Sala 2 ................................................................... 142
Tabela 30- Luz natural medida - Átrio .................................................................... 144
Tabela 31- Sistema de iluminação integrado e economia de energia ...................... 146
XV
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ANVISA – Agencia Nacional de Vigilância Sanitária
ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating and Conditioning Engineers
BEN – Balanço Energético Nacional
CSV – Comma Separated Values
GPTAA – Grupo de Pesquisa e Tecnologia de Arquitetura Ambiental da
Universidade Federal de Mato Grosso
GT- Edificações - Grupo Técnico para Eficientização de Energia nas Edificações
IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
INMET - Instituto Nacional de Meteorologia
ISO - International Organization for Standardization
LABEEE – Laboratório de Eficiência Energética, Departamento de Engenharia Civil,
Universidade Federal de Santa Catarina
MME - Ministério de Minas e Energia
NBR- Norma Brasileira
NR – Norma Regulamentadora
PET – Politereftalato de etileno
PMV - Predicted Mean Vote
PPD - Predicted Percentage of Dissatisfied
PROCEL- Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
PVB – Polivinil butiral
REDEMET – Rede de Meteorologia do Comendo da Aeronáutica
RES - Resoluções
RTQ – C - Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de
Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos
SWERA - Solar and Wind Energy Resource Assessment
TMY – Typical Meteorological Year
WWR – Window Wall Ratio
XVI
LISTA DE SÍMBOLOS
CS - Coeficiente de sombreamento
D - Diâmetro do globo
EL - Eficiência luminosa
Esup - Iluminância refletida pela superfície, em lux
ET - Eficiência térmica
FS - Fator solar
hcg - Coeficiente de transferência de calor por convecção, em W/m².K
Icl - Resistência térmica para vestimentas, em clo
Io - Energia Incidente, em W/m²
IV - Infravermelho
Iα - Energia absorvida
Iρ - Energia refletida
Iτ - Energia transmitida
LV - Luz visível
M - Taxa metabólica, em met ou W/m2
Q - Ganho de calor através do vidro, em W/m2
Rse - Resistência superficial externa, em W m2/°C
Tar - Temperatura do ar, em °C ou K
TBS – Temperatura de bulbo seco
Tg - Temperatura de globo, em °C ou K
Trad - Temperatura radiante média , em °C ou K
U - Transmitância térmica total, em W/m °C
UV - Ultravioleta
Va - Velocidade do ar ao nível do globo, em m/s
α - Coeficiente de absorção
ΔT - Diferença de temperatura do ar e temperatura de globo
μm - Micrometro
ρsup - Refletância da superfície
σ - Constante de Stefan-Boltzman
τ - Coeficiente de transmissão, em W/m2 °C
XVII
Ԑg - Emissividade do globo negro
Pa - Pressão atmosférica, em Pa
XVIII
RESUMO
OMAR, L. G. Influência dos vidros no desempenho térmico e conforto ambiental
em edificações de escritórios - Um estudo de caso. Cuiabá, 2010. 167p. Dissertação
(Mestrado) – Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Universidade
Federal de Mato Grosso.
Na arquitetura contemporânea as fachadas do tipo “cortina de vidro” são adotadas
como referência estética e padrão arquitetônico para edificações comerciais e
públicas no país e no mundo. Observa-se que em muitas dessas edificações os
aspectos funcionais e de adequação climática, essenciais para um bom desempenho
energético da edificação, são desconsiderados ou relegados a um plano secundário
em favor dos aspectos estéticos formais. Este trabalho avalia, através de medições in
loco e simulações computacionais a influência do vidro como material utilizado na
envoltória de uma edificação, no tocante ao desempenho energético e ao conforto
ambiental em um prédio público de escritórios, localizado na cidade de Cuiabá/MT.
Os resultados alcançados possibilitam avaliar os ganhos térmicos internos devido aos
vidros existentes na envoltória do edifico em análise e propor recomendações para
mitigar os aspectos negativos evidenciados no estudo, evitando-se dessa forma a
repetição dos equívocos constatados em projetos futuros.
Palavras-chave: Desempenho térmico, conforto ambiental, edificação de escritório,
simulação computacional
XIX
ABSTRACT
OMAR.L.G. Influence of glass on thermal performance and environmental
comfort in office buildings – A case study. Cuiabá, 2010, 167p. Dissertation
(Master) – College of Architecture and Engineering, Federal University of Mato
Grosso.
Considering contemporary architecture, curtain wall façades are adopted as
aesthetic references and architectural patterns for business and public buildings
through the world. It is noticed that formal aesthetic aspects are highly favored over
functional aspects and climatic suitability, which are essential for good thermal
performance. This study evaluates the influence of glass as a material used in the
external covering of a building through in situ measurements and computer
simulation, considering thermal performance and environmental comfort in a public
building in Cuiabá, Mato Grosso. Through the results achieved, it is possible to
evaluate the internal thermal gain due to existing glass on the outside of the
aforementioned building, and to propose solutions for the negative aspects found in
this study, avoiding the same mistakes in the future.
Keywords: Thermal performance, environmental comfort, office buildings,
computer simulation.
1
1. INTRODUÇÃO
O consumo de energia elétrica no Brasil por edificações residenciais,
comerciais e públicas corresponde a 44,67% do total de energia elétrica gerada
(MINISTÉRIO DAS MINAS E ENERGIA, 2009). No setor comercial e público
parte expressiva da energia elétrica é consumida pelos sistemas artificiais de
iluminação e climatização, da ordem de 23% e 47% respectivamente (CORREA,
2007).
A energia elétrica requerida pelos sistemas de condicionamento de ar e
iluminação nas edificações está relacionada com a necessidade de se obter condições
satisfatórias de conforto térmico e luminoso nos ambientes de trabalho. Estas
condições de conforto serão mais fáceis de serem alcançadas se a edificação for
projetada para ter um bom desempenho térmico e luminoso.
Nesse contexto o projeto arquitetônico é decisivo no consumo energético de
uma edificação. Romero (1988, p. 12) ressalta que no meio natural ou construído é a
arquitetura que define as condições ambientais que melhor satisfaçam as exigências
do conforto humano. Define ainda que a arquitetura bioclimática pode ser um
instrumento mediador entre o clima externo e o interno.
Na prática, porém, observa-se que em muitas edificações os aspectos
funcionais e de adequação climática, fatores essenciais para um bom desempenho
energético da edificação, são desconsiderados ou relegados a um plano secundário
em favor de aspectos estéticos formais.
O uso de vidros nas fachadas é um exemplo desta realidade. Estes materiais,
devido ao caráter simbólico de modernidade associado, são constantemente
utilizados nas fachadas dos edifícios comerciais e públicos do país e do mundo.
Mascarenhas et al. (1995, p. 422) ao estudarem
edifícios comerciais em
Salvador/BA, concluíram que a presença de vidros na envoltória de edifícios com
área de janela superior a 40% apresentavam um consumo de energia
aproximadamente 50 % maior que edifícios com áreas de janela inferiores a 20%.
A partir da década de 70, principalmente em resposta à crise do petróleo
vivenciada no período, alguns países europeus, Japão, Estados Unidos e Canadá vêm
desenvolvendo políticas e programas de conservação de energia elétrica. Estas ações
2
envolvem pesquisas de fontes alternativas de energia, desenvolvimento de produtos
mais eficientes, que objetivam, em ultima instância, a otimização do desempenho
energético das edificações residenciais, comerciais e públicas.
No Brasil, desde 2001, com a promulgação da Lei n° 10.295, que dispõe sobre
a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia e o Decreto n° 4059
de 19 de dezembro de 2001 (BRASIL, 2001a, 2001b), procura-se estabelecer níveis
máximos de consumo para máquinas e aparelhos consumidores de energia
comercializados no Brasil. Neste decreto foi criado o Grupo Técnico para
Eficientização de Energia nas Edificações, GT- Edificações, que visa ao uso racional
da energia elétrica nas edificações. Em 2005 o GT-Edificações elaborou um plano de
ação para avaliar a eficiência energética em edificações, com a finalidade de criar
bases necessárias para racionalizar o consumo de energia, o Procel Edifica.
Mais recentemente e de forma complementar, no sentido de promover a
melhoria do desempenho das edificações brasileiras inclusive nos aspectos de
desempenho ambiental, em maio de 2010 entrou em vigência a norma ABNT NBR
15575/2008 – Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos – Desempenho. Esta
normativa associada à norma ABNT NBR 15220/2005 – Desempenho térmico em
edificações se constitui num importante instrumento na avaliação e definição de
diretrizes construtivas e estratégias de condicionamento passivo nas edificações para
se alcançar um bom desempenho térmico conforme o zoneamento bioclimático
brasileiro.
Depreende-se, pois, que a problemática de se alcançar melhores índices de
desempenho energético nas edificações é um problema real e absolutamente atual. A
publicação de normativas, o desenvolvimento de novos materiais e equipamentos, a
elaboração de projetos pautados nos princípios que os novos conceitos de
modernidade exigem, bem como estudos que objetivem avaliar edificações
existentes, certamente, são atitudes que caminham na direção correta na busca de
uma maior sustentabilidade para o planeta, a partir também do ponto de vista
arquitetônico.
A história da humanidade torna evidente que o homem sempre procurou
adaptar-se ao meio, incluindo a adaptação da sua moradia ao clima local. Os refúgios
eram construídos de maneira a satisfazer as necessidades humanas básicas a um
3
custo energético relativamente baixo. Após a II Grande Guerra, com o avanço da
tecnologia e a oferta de combustíveis baratos, aliado à crença de que a tecnologia
resolveria qualquer problema de controle ambiental, a arquitetura passou a repetir em
parte significativa do planeta o que foi denominado de Internacional Style,
desconsiderando-se as condições climáticas locais e o consumo energético para
torná-las habitáveis (GONÇALVES; DUARTE, 2006).
Com esse novo paradigma adotado pela arquitetura, premissas básicas
utilizadas como parâmetros para uma boa condição de habitabilidade, tais como
orientação solar, influência dos ventos, ocorrência de chuvas e demais aspectos
culturais e climáticos de cada região, ficaram relegadas a um segundo plano. Cedeuse
espaço
para
uma
arquitetura
internacional,
muitas
vezes
copiada
indiscriminadamente, sem quaisquer critérios, visando exclusivamente à estética a
qualquer custo, sem a interação com o meio local.
A evolução da tecnologia e, consequentemente, o surgimento de materiais mais
sofisticados, especialmente os vidros, foram definitivamente incorporados à
arquitetura contemporânea. Um exemplo dessa situação é a adoção de fachadas
envidraçadas como referência estética e padrão arquitetônico para edificações
comerciais e públicas no país.
O envidraçamento de fachadas foi uma proposta arquitetônica importada do
hemisfério norte, de países com características climáticas e culturais diferentes do
Brasil.
Vale ressaltar que as grandes áreas de vidro que compõem a envoltória das
edificações podem comprometer o desempenho térmico, luminoso e acústico e gerar
desconfortos com os ganhos elevados de calor, excesso de luminosidade e ruídos
externos. Em decorrência desta postura, a principal consequência da falta de critério
para o envidraçamento das edificações é o surgimento de prédios “estufas”,
distribuídos por todo o país. Neste tipo de edificação, níveis de conforto satisfatórios
são alcançados somente à custa de elevados investimentos em sistemas artificiais de
refrigeração e iluminação, que consomem muita energia elétrica na operação e
manutenção.
Para Schiller e Evans (2006, p. 1.29) o ambiente construído é responsável por
uma proporção significativa de todos os impactos ambientais, incluindo emissões de
4
gases de efeito estufa. Para reduzir esses impactos é necessário incorporar estratégias
que consigam fazer com que o edifício seja concebido sob um enfoque bioclimático,
interagindo
de
forma
eficiente
energeticamente
com
meio
ambiente
e
proporcionando melhores condições de habitabilidade.
1.1
OBJETIVOS: GERAL E ESPECÍFICOS
O objetivo deste trabalho é avaliar a influência do material utilizado na
envoltória de uma edificação, no estudo em tela, o vidro, sob a ótica do desempenho
energético e do conforto ambiental tendo como objeto de estudo um prédio público,
localizado na cidade de Cuiabá/MT, que abriga o Tribunal Regional do Trabalho –
TRT.
Como objetivos específicos pontuam-se:
 Avaliar, através de medições in loco, o desempenho térmico e luminoso
dos ambientes da edificação considerados nos estudos;
 Avaliar à luz da normatização internacional e estudos existentes as
condições de conforto térmico e luminoso dos ambientes enfocados:
Gabinete e Átrio da edificação denominada Corte;
 Identificar possíveis aspectos negativos da edificação, com referência
aos materiais utilizados e aspectos arquitetônicos, com vistas a servir
como referência para futuros projetos;
 Avaliar o desempenho da edificação sob o ponto de vista energético,
tendo como referência o índice de consumo energético nível A do RTQC.
1.2
ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
A dissertação está conformada por seis capítulos, que além deste introdutório,
estão constituídos conforme a seguir descrito:
Capítulo 2: Tem por objetivo apresentar a revisão bibliográfica sobre o tema
da pesquisa, incluindo uma abordagem da história do vidro ao longo do tempo, suas
propriedades físicas e aplicações na arquitetura. Ainda neste capítulo apresentam-se
5
tópicos relacionados ao conforto térmico e luminoso em edificações e as principais
normativas que norteiam projetos e avaliação do tipo de construção sob estudo.
Capítulo 3: Esta parte do estudo destina-se à caracterização da área de estudo
sob o ponto de vista do clima da cidade de Cuiabá e apresenta as diretrizes de projeto
para o clima local.
Capítulo 4: Esta fase do trabalho compreende a identificação da edificação e a
descrição dos procedimentos e equipamentos utilizados nos trabalhos de medição.
São descritos os métodos aplicados para alcançar os objetivos propostos na pesquisa.
Capítulo 5: Compreende a apresentação dos resultados alcançados por meio de
medições, estudos analíticos e simulações computacionais, valendo-se para tanto da
análise gráfica e interpretação dos dados.
Capítulo 6: Sintetiza os principais avanços alcançados na pesquisa e indica
alguns tópicos que possam ser objeto de estudos futuros.
6
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1
EVOLUÇÃO E APLICAÇÃO DO VIDRO NA ARQUITETURA
O vidro, como é plenamente sabido, ocupa um lugar de destaque em todos os
setores da sociedade moderna. Seus usos variam da fina vidraçaria cosmética à
conservação de alimentos e de maneira quase que irrestrita no setor da construção
civil.
Apesar do uso intensivo deste material, ainda existem aspectos que podem e
devem ser estudados e/ou aperfeiçoados, de maneira a conferir-lhe um rendimento
que o torne ainda mais atrativo para as aplicações conhecidas, em termos da melhoria
de desempenho, particularmente quando utilizado como envoltória de edificações.
Nesse contexto, o capítulo em pauta, destina-se a efetuar uma abordagem geral
sobre o vidro, iniciando pelos aspectos históricos e de evolução no Brasil e no
mundo, e assinalando também o atual estágio tecnológico e de utilização deste
material, bem como as tendências para o futuro, à luz das preocupações com o meio
ambiente e sua correlação com o uso racional de recursos naturais na produção de
energia.
2.1.1
História do vidro
Os vidros são materiais conhecidos há muito tempo pela humanidade, sendo
que alguns historiadores afirmam que provavelmente o vidro seja um dos materiais
mais antigos feitos pelo homem, mas como ocorre com a maioria dos materiais
antigos, o inicio da sua fabricação é incerto. O emprego do vidro na história da
civilização está presente desde os primeiros registros históricos como matéria prima
para confecção de adornos, artefatos utilitários e, na arquitetura, como material
construtivo.
A invenção dos vidros é atribuída aos fenícios, por volta de 7.000 a.C., e sua
descoberta teria ocorrido por acaso. Alguns fenícios, ao desembarcarem na costa da
Síria, montaram acampamento e improvisaram um fogão sobre a areia com blocos
construídos em "pedras" de carbonato de cálcio sobre a areia de uma praia.
7
Observaram que, após sofrer a ação do calor durante toda a noite, formou-se no local
um líquido transparente que se solidificou (ALVES et al., 2001).
O uso do vidro na construção civil, no entanto, pode-se dizer que começou a
ganhar força na Inglaterra, na segunda metade do século XVIII, quando a indústria
do vidro fez grandes progressos técnicos. Em 1806, a indústria já era capaz de
produzir lâminas de 2,50 x 1,70 m, fato que promoveu um aumento do consumo do
vidro em lâminas pelos ingleses. Este acontecimento, por sua vez, provocou a
diminuição significativa dos preços, e com isso o uso do vidro como um material
para fechar espaços passou a ser aceito universalmente, especialmente nas suas
aplicações associadas ao ferro (BENEVOLO, 2009).
A indústria moderna do vidro surgiu com a revolução industrial e a
mecanização dos processos. Em 1959, o proprietário de uma fábrica de vidro na
Inglaterra, o Sr. Pilkington, desenvolveu um processo revolucionário para a produção
do vidro plano, o float-glass, conhecido também como cristal (ABRAVIDRO, 2010).
2.1.2 O vidro na arquitetura
O vidro plano utilizado como base na arquitetura levou aproximadamente 2000
anos desde a sua primeira descoberta até que a sua utilização na arquitetura fosse
possível. Com este desenvolvimento uma nova linguagem conceitual na arquitetura
se tornou efetiva e em constante desenvolvimento. De uma simples provisão de luz
sem perdas ou ganhos de calor à criação de vidros com tecnologia e qualidade, o
vidro se tornou um material essencial e indispensável (WIGGINTON, 2004).
A arquitetura gótica pode ser considerada a primeira era do vidro na
arquitetura, criada para as igrejas cristãs construídas no Norte da Europa
(WIGGINTON, 2004).
O desenvolvimento de um sistema estrutural sofisticado para a catedral
permitiu que se obtivessem aberturas de vãos maiores e em maior quantidade.
Alguns exemplos de vitrais utilizados na arquitetura das catedrais góticas estão
representados na Figura 1 e Figura 2.
8
Figura 1- Catedral de Chartres, França (1134-1260)
Fonte: http://www.wikimedia.org
Figura 2- Vitral da Catedral de Chartres
Fonte: http://www.arte.observatorio.info
Em 1851, Joseph Paxton, projetou e construiu o Palácio de Cristal para a
Exposição Universal de Londres, ilustrado na Figura 3. O estilo arquitetônico do
edifício rompia com tradições e estilos dominantes na época. A edificação instaurou
um novo método de projeto e execução. A inovação foi por conta do emprego de
elementos pré-fabricados, como de estrutura de ferro e lâminas de vidro (ARGAN,
1992).
Figura 3- Palácio de Cristal, Londres, 1851, Joseph Paxton
Fonte: Tiez (2000, p. 7)
Segundo Argan (1992, p. 85), o edifício apresentava uma idéia revolucionária
por empregar materiais e técnicas da construção utilitária para erguer um edifício
representativo, e fazer arquitetura com os procedimentos da engenharia. No plano
9
estético, os resultados foram leveza da massa e a geometria dos volumes, maior
luminosidade interna, semelhante à externa, e a transparência alcançada, que
eliminava a distinção entre espaço interno e o externo.
Foi a partir do século XX que o concreto, o aço e o vidro, que já eram materiais
conhecidos, mas nem sempre utilizados de forma visível até o século passado,
passaram a ser expostos como elementos da arquitetura funcional. Inicialmente
foram incorporados aos projetos arquitetônicos de edifícios industriais e funcionais, e
posteriormente aos projetos tradicionais (TIETZ, 2000).
Para Duarte (1997, p. 35) com a industrialização,
“Os novos materiais e/ou produção maciça deles, como o aço, o
vidro e o concreto armado, redirecionaram as discussões arquitetônicas,
com a criação de novos elementos, que tornam paradigmas da
arquitetura moderna: coberturas transparentes, grandes estruturas, vãos
livres maiores e balanços.”
Em 1911, Walter Gropius, projetou a fábrica Fagus, considerada uma das
primeiras obras em estilo moderno com fachada inteiramente recoberta de vidro. No
projeto da fábrica, a transparência é alcançada com o encontro de dois planos de
vidro como ilustra a Figura 4.
Figura 4- Fachada da Fagus, Alemanha, 1911, Walter Gropius
Fonte: http://skycraperlife.com
O modernismo que atingiu a arquitetura veio de uma série de movimentos
ocorridos em diversos países como a Bauhaus, na Alemanha, em Le Corbusier, na
10
França, em Frank Loyd Wright nos Estados Unidos, entre muitos outros. Estas fontes
diversas produziram um ideário de aparência homogênea, com pontos comuns,
denominado de Internacional Style.
O termo Internacional Style, foi criado pelo crítico Henry Russel Hitchcock e
utilizado pela primeira vez em 1932. Ele traduz a convergência dos preceitos
arquitetônicos modernistas, de vertentes essencialmente europeias, e seguidos por
arquitetos de todo o mundo, inclusive brasileiros.
A transparência total dos edifícios era um ideal da época, mas como explica
Mahfuz (2009, p. 3), “logo ficou claro que mesmo em climas frios, uma fachada não
pode ser reduzida a uma mera lâmina de vidro”. Os fatores ambientais como
temperatura, umidade e excesso de luminosidade levaram à adoção de elementos de
proteção dos planos envidraçados das fachadas modernistas. O elemento que foi
introduzido na arquitetura com este propósito por Le Corbusier, foi o brise-soleil, ou
quebra-sol, representado na fachada do edifício da Figura 5.
Figura 5- Unidade habitacional em Berlin, 1956 - 1959.
Fonte: http://www.mimoa.eu
Nas décadas de 1950 e 1960 o vidro continuou sendo o principal material de
fechamento e vedação para os edifícios de escritórios e sedes de grandes empresas. O
núcleo desses edifícios era constituído de um esqueleto de aço estrutural, onde eram
suspensas as partes das placas de vidro, como uma cortina. O termo courtain-wall e o
11
termo fachada reticulada se tornaram sinônimos de arquitetura de edifícios
empresariais naquelas décadas (TIEZ, 2000).
Na arquitetura pós-moderna e contemporânea, o vidro, o aço e o concreto
continuam presentes nas edificações. Cada vez mais estes materiais estão associados
à utilização de tecnologias avançadas e de concepções arquitetônicas originais e
inovadoras, como se observa na Figura 6 e Figura 7.
Figura 6- Shanghai World Financial Center, 2008
Fonte: http://www. swfc-shanghai.com
Figura 7- Capital Gate, Abu Dhabi, 2010
Fonte: http://www.capitalgate.ae/
O sucesso das fachadas envidraçadas e motivo pelo qual elas continuam sendo
aplicadas na arquitetura contemporânea em todas as partes do mundo se deve ao
domínio da tecnologia de climatização e ao desenvolvimento de vidros complexos,
tanto para fins estruturais quanto para controle energético e ambiental.
2.1.3 O vidro no Brasil
A história da indústria do vidro no Brasil iniciou-se com as invasões
holandesas (1624/35), em Olinda e Recife/PE, onde a primeira oficina de vidro foi
montada por quatro artesãos que acompanharam o príncipe Maurício de Nassau. A
oficina fabricava vidros para janelas, copos e frascos. Com a saída dos holandeses a
fábrica fechou, e todo o vidro passou a ser importado de Portugal e posteriormente da
Europa e das colônias inglesas (CRUZ et al., 2003).
12
O vidro voltou a entrar no mapa econômico do país a partir de 1810, quando o
português Francisco Ignácio da Siqueira Nobre recebeu carta régia autorizando a
instalação de uma indústria de vidro no Brasil (MASCARÓ, 1983). A Real Fábrica
de Vidros da Bahia, em Salvador, produziu vidros lisos, de cristal branco, frascos,
garrafões, garrafas. Encerrou suas atividades em 1825 (ABRAVIDRO, 2010).
No século XIX várias fábricas de vidros foram fundadas no país, a maioria
delas por imigrantes europeus, porém foi a partir do início do século XX que a
indústria do vidro se desenvolveu. As grandes empresas, que surgiram a partir do
final do século passado, ainda hoje dominam o mercado do setor.
2.1.3.1
O vidro na arquitetura brasileira
De acordo com Mascaró (1983, p. 149) o uso do vidro nas janelas brasileiras é
relativamente recente. Em 1760 apenas a igreja dos Jesuítas e o Palácio dos
Governadores, ambos no estado da Bahia, possuíam janelas de vidro. O fechamento
das aberturas era feito por balaústres de madeira torneados, urupemas (estreitas de
junco) e posteriormente rótulas constituídas de tiras de madeira delgada
entrecruzadas na diagonal.
Brandão e Martins (2008, p. 1) destacam que, além da transformação na
tipologia e dos hábitos de moradia que antes indicavam o fechamento da casa em
relação à rua, a decisão favorecia a comercialização do vidro fabricado pela
Inglaterra e exportado para o Brasil, devido à abertura dos portos às nações amigas.
Após o Brasil se desvencilhar de Portugal a arquitetura brasileira sofreu grande
influência dos franceses e ingleses. Os novos estilos das construções dos sobrados e
palacetes neoclássicos possuíam em suas fachadas grandes janelas com vidros
(PILKINGTON, 2010).
A partir de 1920 um grupo de profissionais como Warchavchik, Lúcio Costa,
Oscar Niemeyer, Rino Levi, Sérgio Bernardes e Villanova Artigas e outros
introduziram na arquitetura brasileira as ideias e as formas da arquitetura modernista
europeia e norte-americana de Walter Gropius, Mies van der Rohe, Le Corbusier,
Frank Lloyd Wright.
13
Exemplo da aplicação desses conceitos é o edifício sede do Ministério da
Educação e Saúde no Rio Janeiro, construído em 1936, projetado por Lúcio Costa e
Oscar Niemeyer. O edifício apresentava elementos da arquitetura modernista, ainda
inéditos no país, como sua fachada inteira de vidro protegida por brises-soleil, como
mostra a Figura 8.
Figura 8- Ministério da Educação e Saúde, Rio de Janeiro RJ, 1936-1945.
Fonte: Harris (1987, p. 121)
Para Segalla (2008, p. 1), a partir das décadas de 1940 e 1950, o uso do vidro
na edificação se intensifica, na esteira das principais escolas da arquitetura mundial e
sob pressão interna da modernização urbano-industrial do Brasil. Com o objetivo de
modernizar a imagem urbana do Brasil, o uso do vidro, do concreto e do aço foi
incorporado definitivamente às construções.
Os traços dos arquitetos modernistas se espalham pelo Brasil. Entre 1942 e
1944, Oscar Niemeyer recebe uma encomenda de Juscelino Kubitscheck, então
prefeito de Belo Horizonte, para projetar uma série de edifícios em torno do largo
artificial Pampulha como parte de um plano de modernização da cidade.
Apesar da tendência arquitetônica, segundo Oliveira (2008, p. 21) a construção
de Brasília, em 1960, representou um marco na reestruturação econômica nacional,
sendo que a forma concreta de expressar a modernidade estava no campo da
arquitetura e do urbanismo.
14
Seguindo um plano urbanístico de Lúcio Costa e arquitetura de Oscar
Niemeyer, as edificações projetadas para a cidade tinham o vidro como principal
material de fechamento externo, e também na delimitação dos espaços internos por
paredes inteiramente de vidro em prédios, como o do Parlamento, do Supremo
Tribunal Federal, do Itamaraty, o Palácio do Planalto, o Palácio Alvorada e a
Catedral Metropolitana de Brasília. Alguns destes exemplos estão ilustrados na
Figura 9 e Figura 10.
Figura 9- Palácio Alvorada, 1960
Fonte: http://www.aboutbrasilia.com/
Figura 10- Catedral Metropolitana, 1960
Fonte: http://www.flickr.com/photos/
Como observa Freire (1997, p. 124) após a construção de Brasília, na década
de 60, o ciclo da modernização das cidades começa a se espalhar pela rede urbana
das cidades de Goiás e Mato Grosso. Cuiabá, como capital de Mato Grosso, desponta
como centro da atenção do capital monopolista por causa das imensas áreas
disponíveis para a agricultura e pecuária, assumindo a posição de medianeira urbana
do projeto de “integração nacional” da Amazônia Meridional.
Em termos urbanísticos e arquitetônicos, os modelos para as novas construções
na capital de Mato Grosso, foram importados como símbolo de progresso e
modernização, em oposição às tradições barrocas existentes na época. Exemplo disso
foi a construção do primeiro edifício público, Palácio Alencastro, com vários
andares, apresentando estilo e características marcantes da arquitetura moderna,
como mostra a Figura 11 (FREIRE, 1997).
15
Figura 11- Palácio Alencastro, 1960 - 1970
Fonte: http://img128.imageshack.us/i/1002899ai2.jpg
Na atualidade, observa-se claramente em Cuiabá, através das construções mais
recentes, como a ilustrada na Figura 12, que os modelos de arquitetura adotados por
projetistas, construtores e clientes como referência continuam sendo importados de
outros centros, por vezes com características climáticas e culturais muito diferentes
das locais. Nesse sentido, é interessante observar que a implantação de determinadas
tipologias deve ser precedida de cautela, pois quando oriundas de locais frios podem
trazer problemas ambientais, apesar de terem sido adotadas como símbolos do
progresso cultural.
Figura 12- Sede do Ministério Público do Estado de Mato Grosso, 2009
Fonte: Arquivo pessoal
16
2.2
VIDROS
Este capítulo revisa algumas propriedades químicas, físicas e óticas de
transmissão, reflexão e absorção dos vidros.
2.2.1 Definição e composição do vidro
Segundo Sidel (2006, p. 11) cientificamente, há controvérsias quanto à
definição dos vidros. Uma definição clássica e difundida classifica o vidro como:
“Um sólido amorfo, não cristalino, que exibe o fenômeno da
transição vítrea ou de transformação vítrea (Tv), determinando em qual
região de temperatura o material líquido passa para o estado vítreo,
propriedade que diferencia o vidro de um cristal. Por vezes, esse material
é referido como líquido superresfriado. Um material é chamado de
amorfo quando não possui simetria a longo alcance. Por outro lado,
entende-se por sólido todo material rígido que não escoa quando é
sujeito a forças moderadas.”( ZARZYCKI, 1991, p. 1, tradução nossa).
O vidro é basicamente formado por três principais elementos: um vitrificante,
que é a sílica (SiO2) na forma de areia; um fundente, que pode ser a soda ou o
potássio, na forma de sulfatos e carbonatos (Na2CO3); um estabilizante, que é a cal
na forma de carbonato (CaCO3) (CARAM, 1998). Variando as respectivas
quantidades e acréscimo de determinados aditivos especiais, as propriedades e as
características do vidro podem ser moduladas e com isso obtém-se uma grande
variedade de tipos de vidros (GARG, 2007).
Alguns aditivos como o selênio, o óxido de cobalto e o óxido de neodímio, são
introduzidos para corrigir a coloração verde causada pelas impurezas de ferro
contidas na areia utilizada na composição do vidro. Os vidros coloridos são
produzidos acrescentando a sua composição outros elementos que alteram a sua
capacidade de transmissão espectral. Os aditivos e as cores que produzem podem ser
observados na Tabela 1.
17
Tabela 1- Aditivos e seus efeitos espectrais no vidro
Aditivos
Cores
Óxido Crômico (Cr2O3)
Verde
Oxido de Cobalto
Azul
Oxido Cuproso (CuO)
Vermelho
Oxido Cúprico (Cu2O)
Azul claro
Oxido Ferroso
Azul/ Verde
Oxido Férrico
Marrom
Selênio
Rosa
Óxido de Urânio
Amarelo
Oxido de Níquel
Castanho acinzentado,
amarelo, verde, azul/violeta
Fonte: Wigginton (204, p.214)
Apesar da concentração de muitos elementos na composição do vidro, o
percentual de aditivos normalmente é muito pequeno. Um exemplo é a composição
típica do vidro plano, que pode ser observada na Figura 13:
Figura 13- Composição química do vidro plano (float)
Fonte: Cebrace (2010)
2.2.2 Propriedades dos vidros
Para Wigginton (2004, p. 243) as propriedades intrínsecas e essenciais dos
vidros são a transparência e a durabilidade. Outras propriedades se tornam
significantes conforme o uso que é dado ao material. As principais propriedades dos
vidros de uso comum são: índice de refração; propriedades térmicas; resistência
18
mecânica; dureza e resistência à abrasão; durabilidade química; resistência e
durabilidade às intempéries; densidade; resistência ao fogo, isolamento sonoro e as
propriedades óticas (transmissão, reflexão, absorção da luz e da radiação).
As propriedades óticas de transmissão, reflexão e absorção são fundamentais e
de suma importância na decisão da escolha do tipo de vidro que será especificado no
projeto de arquitetura.
2.2.2.1 Propriedades óticas
Em estudos sobre desempenho térmico de edificações, geralmente o vidro é
avaliado em função de sua transmissividade e absortividade (LABAKI; CARAM,
1995). Portanto na escolha de um vidro é importante que se entenda como a radiação
solar atravessa uma superfície transparente e como ocorre a transmissão para o
interior da edificação.
Quando a radiação incide sobre um vidro, se divide em três partes. Uma parte é
refletida sem causar nenhum efeito na edificação. A segunda parte é absorvida pelo
vidro e a terceira é transmitida pelo vidro para o interior da edificação, como
ilustrado na Figura 14.
Figura 14- Equilíbrio térmico para superfícies envidraçadas e ensolaradas
Fonte: ASHRAE (2009, p. 15. 28)
19
A relação entre as proporções da energia transmitida diretamente (Iτ), a energia
refletida (Iρ) e a energia absorvida (Iα) são dadas pela Equação 1 (CARAM, 2002):
Iτ + Iρ+ Iα = 1
(Eq.1)
A transmissão através dos vidros depende principalmente de fatores como o
ângulo de incidência da radiação, a espessura, a composição química e a
característica superficial do vidro (GIVONI, 1998). Quanto maior for a espessura do
vidro menor será a transmissão da radiação, devido à maior capacidade de absorção
do material.
A radiação absorvida pelo vidro se transforma em calor, porém, o calor
produzido através da absorção aumenta a temperatura do vidro que poderá ser
conduzida através dele próprio ou dissipado a partir da sua superfície.
A relação entre transmitância, refletância e o ângulo de incidência está exposta
na Figura 15. Observa-se que para os ângulos abaixo de 40° graus as variações da
transmitância e refletância são pequenas, mas a partir do ângulo de 60° graus a
transmitância diminui e ocorre um aumento da refletância. Conclui-se que quanto
maior o ângulo de incidência, maior o índice de reflexão e menor o índice de
transmitância.
Figura 15- Transmitância e refletância em função do ângulo de incidência
Fonte: ASHRAE (2009, p. 15.14)
20
Para vidros coloridos, a espessura influi mais significativamente na transmissão
solar, principalmente na iluminação, pois com vidros mais espessos e coloridos há
uma diminuição da luz visível causada por estes fatores (CARAM, 1998).
A coloração dos vidros, obtida com a adição de óxidos na sua composição,
implica na absorção da radiação solar e na redução da transmitância em
determinados intervalos de comprimento de onda. Na Figura 16 observa-se o
comportamento de vidros de variadas colorações e a transmitância em função do
comprimento de ondas.
Figura 16- Comportamento de diversos tipos de vidros em função da energia transmitida e dos
comprimentos das ondas
Fonte: Wigginton (2004, p. 251)
Para Givoni (1998, p. 57), uma propriedade única dos vidros é a sua
seletividade quanto a ondas curtas e ondas longas da radiação solar. Tipos diferentes
de vidros transmitem diferentes frações do espectro solar na faixa que compreende
0,4 a 2,5 µm, porém todos os vidros são opacos para radiações de ondas longas
emitidas pelas superfícies internas.
Segundo Caram (1998, p. 13) é importante para os projetistas que se diferencie
a transmissão da radiação solar nos fechamentos transparentes em cada região do
21
espectro, por causa dos efeitos distintos que provocam. Na escolha de um tipo de
vidro devem-se combinar duas características principais: o fator solar mínimo e a
transmissão luminosa máxima.
O espectro solar ao atingir a terra é composto aproximadamente por 3% de
ultravioletas (UV), 55% de infravermelhos (IR) e 42% de luz visível (LV). Estas três
partes da radiação correspondem respectivamente a três faixas de comprimento de
onda. Os ultravioletas ocorrem para comprimento de ondas abaixo de 0,38 μm; a luz
visível para comprimentos de ondas compreendidos entre 0,38 a 0,78 μm e os
infravermelhos para a faixa de ondas com comprimentos entre 0,78 a 2,5 μm. A
repartição energética do espectro solar, em função do comprimento de onda entre 0,3
e 2,5 μm (espectro), numa superfície perpendicular à incidência do raio, está
representada na Figura 17 (SAINT GOBAIN, 2010).
Figura 17- Espectro do raio solar
Fonte: Saint Gobain (2010)

Radiação Ultravioleta
A faixa da região ultravioleta compreendida entre 0,28 a 0,38 μm pode ser
subdividida em três partes: ultravioleta A (0,315 até próximo ao limite de 0,38 μm);
ultravioleta B (0,28 a 0,315 μm); ultravioleta C (0,1 a 0,28 μm).
A presença da radiação ultravioleta nas edificações não pode ser desprezada,
pois, apesar de alcançar em pequena proporção a superfície terrestre, ela possui uma
22
parcela significativa de energia que pode causar efeitos como a descoloração e o
desbotamento de superfícies e objetos, melhoria na síntese da vitamina D pelo
organismo, aceleração do processo de bronzeamento e pigmentação da pele, pode
causar câncer de pele além dos efeitos bactericidas (CARAM, 1998).

Luz Visível
A luz é capaz de produzir uma sensação visual que varia com o comprimento
de onda e com a luminosidade. A curva de sensibilidade, Figura 18, mostra que
radiações de menor comprimento de onda (violeta e azul) geram maior intensidade
de sensação luminosa quando há pouca luz, enquanto que as radiações de maior
comprimento de onda (laranja e vermelho) se comportam ao contrário.
Figura 18- Curva de sensibilidade do olho humano a radiação visível
Fonte: OSRAM (2010)

Radiação Infravermelha
A faixa do espectro relativa ao infravermelho compreendida entre 0,78 a 2,5
μm pode ser dividida em três faixas: infravermelho de ondas curtas (0,78 a 1,4 μm);
infravermelho de ondas médias (1,4 a 3,0 μm); infravermelho de ondas longas (3,0
μm a 1 mm).
Apesar da radiação infravermelha ser invisível ao olho humano, ela pode ser
sentida na forma de calor, pois atravessa o vácuo e o ar limpos sem perda de energia.
O infravermelho influencia diretamente as condições de conforto ambiental e por
23
esse motivo não podem ser desconsideradas em fechamentos transparentes. O vidro é
considerado transparente para as ondas de infravermelho-próximo (ondas curtas) e
opaco na transmissão do infravermelho longo, sendo esta uma das causas do efeito
estufa no interior das edificações (CARAM, 2002).
Caram (1998) realizou uma série de ensaios com diversas amostras de vidros
com o objetivo de obter o valor da transmissão da radiação incidente em função do
espectro, que inclui o Ultravioleta (UV), Luz Visível (LV) e Infravermelho (IV). Os
resultados destes ensaios permitem uma avaliação mais criteriosa quanto à escolha
do vidro mais adequado para cada caso, conforme exposto na Tabela 2.
Tabela 2- Tipos de vidros quanto a transmissão do espectro
Transmissão relativa ao intervalo
característico (%)
Vidro float
Espessura
UV
LV
IV
Incolor
4 mm
39
88
77
6 mm
38
86
70
Cinza
4 mm
14
57
56
6 mm
12
46
43
Bronze
4 mm
14
61
57
6 mm
11
49
54
Verde
4 mm
18
71
43
6 mm
16
68
40
Refletivo Incolor
6 mm
6
34
60
Refletivo prata
6 mm
18
54
63
Refletivo cinza
6 mm
11
43
72
Refletivo bronze
6 mm
5
28
45
Refletivo verde
6 mm
5
85
63
Laminado incolor
6 mm
2
85
63
Laminado cinza
6 mm
1
45
55
Laminado bronze claro
6 mm
1
53
55
Laminado bronze escuro.
6 mm
1
31
42
Laminado verde
6 mm
2
81
65
Laminado rosa
6 mm
1
52
55
Laminado azul
6 mm
1
75
65
Fonte: Caram (1998, p. 57)
Transmissão total
da amostra (%)
78
72
54
42
56
52
48
45
53
60
63
40
65
65
51
52
38
66
52
64
2.2.3 Fatores de desempenho energético dos vidros
Os principais fatores que devem ser considerados na avaliação do desempenho
energético dos vidros frente à radiação solar são: o fator solar, o ganho de calor solar,
o coeficiente de admissão solar, a emissividade e o coeficiente de sombreamento
(CARAM, 1998).
24
2.2.3.1
Fator solar
O fator solar (FS) é a soma da porcentagem da transmissão solar direta que
ocorre através de um componente transparente ou translúcido, mais a parcela da
energia absorvida e posteriormente retransmitida para o interior (ABNT NBR 152201/2005). A Equação 2 expressa esta relação que é dada por:
(Eq.2)
Em que:
FS = Fator solar;
U = Transmitância térmica total, em W/m2 °C;
α = Coeficiente de absorção;
Rse = Resistência superficial externa, em W m2/°C;
τ = Coeficiente de transmissão, em W/m2 °C.
O fator solar serve para caracterizar um determinado material, ou seja, através
dele determina-se a quantidade de energia que atravessa o material, chegando ao
interior do ambiente, por exemplo: o fator solar de um vidro simples de 3 mm é de
0,87, que corresponde a uma penetração de 87% da radiação solar incidente sobre o
vidro para o ambiente. Portanto, quanto maior o fator solar, maior a quantidade de
energia transmitida.
Os principais fabricantes de vidros disponibilizam em seus catálogos técnicos o
Fator Solar para cada tipo de vidro produzido por eles e, através destes é possível
calcular o ganho solar. A Tabela 3 apresenta o fator solar para alguns tipos de vidros.
Tabela 3- Fator solar para alguns tipos comuns de vidros
Superfícies Separadoras
FS
Vidros
Transparente simples 3mm
0,87
Transparente simples 6mm
0,83
Transparente duplo 3 mm
0,75
Cinza (fumê) 3mm
0,72
Cinza (fumê) 6 mm
0,60
Verde 3 mm
0,72
Verde 6 mm
0,60
Reflexivo 3 mm
0,26 – 0,37
Fonte: Adaptado de Lamberts et al. (1997, p. 72)
25
2.2.3.2 Ganho de calor solar
O ganho de calor solar (Q) ou transmissão total de radiação sobre uma
superfície transparente pode ser definido como a soma do Fator Solar (FS) e da
transferência de calor devido à diferença de temperatura do ar externa e interna
(ASHRAE, 2009). O ganho de calor solar é calculado através da fórmula expressa na
Equação 3.
Q = U. A. (te – ti) + FS. A. Io
(Eq.3)
Em que:
Q = Ganho de calor através do vidro, em W/m2;
FS = Fator solar;
A = Área total da superfície transparente, em m²;
Io = Energia incidente, em W/m2;
U = Transmitância térmica do material, em W/m2 °C;
te – ti = diferença de temperatura do ar externa e interna, em °C.
As trocas de calor por ganho ou perda, ocorrem quando te > ti ou te < ti ,
respectivamente.
2.2.3.3 Coeficiente de sombreamento
O coeficiente de sombreamento é definido como o quociente entre o fator solar
de um componente transparente ou translúcido estudado e o fator solar de um vidro
plano incolor de 3 mm de espessura (ABNT NBR 15220-1/2005), representado na
Equação 4. Quanto menor o Coeficiente de Sombreamento de um vidro, menor o
ganho de calor e melhor o seu desempenho.
=
Ganho de alor olar do vidro estudado
Ganho de alor olar do vidro padrão
(Eq.4)
26
2.2.3.4
Coeficiente de admissão solar
O coeficiente de admissão solar (K) também é conhecido como Fator U,
definido pela ASHRAE como Overall Coefficient of Heat Transfer (U-Value).
O valor U mede a transferência de calor através do vidro pelos efeitos de
condução, convecção e radiação. Depende das condições ambientais externas e
internas. Quando a temperatura externa (te) é maior que a interna (ti), o calor flui
para dentro do ambiente ou ao contrário. Quanto menor o valor de U, menor a taxa
de condução de calor.
O valor da transmitância, K ou U, é expresso como o inverso da resistência,
Equação 5:
(Eq.5)
Em que:
U = Transmitância térmica do material, em W/m2 °C;
R = Resistência, em m2 °C /W.
2.2.3.5 Emissividade
É uma característica da superfície dos corpos. Quanto menor a emissividade,
menor é a transferência de calor por radiação.
A emissividade de um vidro pode variar de 0,84 a 0,1 para vidros revestidos
por uma camada de baixa emissividade. Um vidro com baixa emissividade implica
um valor de transmitância (U) menor resultante.
2.2.4 Classificação dos vidros
No mercado existe uma variedade muito grande de vidros desenvolvidos para
atender às necessidades requeridas por determinado projeto. São vidros resultantes de
processos de fabricação mais simples ou outros que incorporam processos de
fabricação mais complexos, podendo ainda ser associados à introdução de materiais
que auxiliam no controle energético da edificação.
27
Existem diversas formas de se classificar os vidros: de acordo sua composição,
técnicas de fabricação, tipos de processamento e de tratamentos. Segundo Caram
(1998, p. 18) os principais tipos de vidros disponíveis no mercado, para uso na
construção civil, são o vidro estirado, o vidro impresso e o vidro plano.
O vidro estirado normalmente é encontrado em espessura de 3 mm. É indicado
para vãos em caixilhos de pequenas dimensões em portas e janelas. São vidros que
não recebem nenhum tipo de tratamento como têmpera, laminação e metalização.
Pode-se encontrar este vidro em diversos tipos de colorações e incolor (Caram,
1998).
O vidro impresso, também conhecido como “vidro fantasia”, tem a
característica de ser um vidro plano translúcido, incolor ou colorido, que recebe a
impressão de padrões como martelado, miniboreal, canelado e outros desenhos
ornamentais. É indicado para locais onde se necessita de uma barreira visual sem
diminuição da luminosidade. Este vidro pode ser submetido à têmpera e à laminação.
São encontrados em espessuras de 4 mm a 10 mm (CEBRACE, 2010).
O vidro plano, também denominado de vidro float, possui espessura uniforme e
massa homogênea. Pode ser transparente, incolor ou colorido. Este vidro não
apresenta distorção óptica, e possui alta transmissão de luz. É também utilizado
como matéria-prima para processamento de todos os demais tipos de vidros
utilizados na construção civil, pode ser: laminado, temperado, curvo, serigrafado e
utilizado em duplo envidraçamento (CEBRACE, 2010).
Os principais tipos de processamentos a que o vidro plano e o vidro impresso
podem ser submetidos são: a têmpera, a laminação e a metalização (CARAM, 1998).
O processo da têmpera consiste em submeter o vidro plano ou impresso a um
tratamento térmico, no qual é aquecido e resfriado rapidamente, o que o torna mais
rígido e mais resistente à quebra (CARAM, 1998). O vidro é temperado, em caso de
quebra, apresenta pontas e bordas menos cortantes, fragmentando-se em pequenos
pedaços arredondados. O vidro temperado também pode ser utilizado como matéria
prima no processo de laminação. O vidro temperado está disponível no mercado com
espessuras de 4 a 10 mm e é muito utilizado para fechamentos de aberturas, janelas,
portas e divisórias, box de banheiros e na composição de fachadas.
28
No processo de laminação o vidro laminado é o resultado da conjugação de
duas ou mais placas de vidro intercaladas por uma película plástica PVB (Polivinil
Butiral) incolor ou colorida, de grande resistência aos principais tipos de esforços
físicos e mecânicos a que o vidro pode ser submetido. O vidro laminado é encontrado
em diversas espessuras, podendo chegar até a 60 mm quando for necessário aumentar
a sua resistência e formar uma barreira mecânica para resistir a balas de revólver e
metralhadoras. O vidro laminado é indicado para coberturas, fachadas, sacadas,
guarda-corpos, portas, janelas, divisórias, vitrines, pisos, escadas e outros, pois em
caso de quebra, os cacos ficam presos na película de PVB. O vidro laminado possui
outros benefícios, tais como a redução da entrada de ruídos externos e a proteção
contra os raios ultravioleta (CARAM, 1998; SAINT GOBAIN, 2010).
No processo de metalização os vidros planos recebem a aplicação de uma
camada metálica, composta por óxidos em uma de suas superfícies. Esses óxidos
atribuem ao vidro desempenhos diferenciados quanto ao controle solar de
transmissão, reflexão e de calor. Esses vidros são apresentados em várias cores e
espessuras
Os processos mais utilizados na metalização dos vidros são o pirolítico ou on
line e metalizado a vácuo por sputtering ou off line. A diferença entre eles é que o
primeiro processo ocorre ainda na linha de produção do vidro, quando uma camada
refletiva é aplicada na face do vidro enquanto a placa de vidro ainda está quente e
com sua superfície em estado plástico, os óxidos penetram na superfície e, ao resfriar
o vidro, a camada refletiva torna-se resistente. No segundo processo, a camada
refletiva é depositada em câmaras de alto vácuo, por bombardeio iônico e em
atmosfera de plasma, depois do vidro pronto (SARDEIRO, 2007).
O vidro refletivo obtido através do processo pirolítico é resistente à abrasão e
pode ser temperado, curvado, laminado ou utilizado de forma monolítica, além de
poder compor o duplo envidraçamento. Tanto laminado, quanto na composição do
vidro duplo, este vidro pode ser instalado com a camada metalizada voltada para o
interior ou para o exterior da fachada (SAINT GOBAIN, 2010).
Além dos vidros supracitados, podem-se incluir os avanços tecnológicos mais
recentes como, por exemplo, janelas com caixilhos duplos ou triplos, onde os vidros
possuem películas de baixa emissividade (low-e), ou ainda caixilhos duplos ou
29
triplos com inserção de gás inerte em seu interior. Ainda, podem-se citar: sistemas
holográficos de envidraçamento, materiais cromogênicos como dispositivos de
cristais líquidos, vidros termocrômicos, fotocrômicos e eletrocrômicos.
2.2.4.1
Especificação de vidros em projetos de arquitetura
Ao se especificar um vidro num projeto de arquitetura o projetista deve
combinar pelo menos duas características básicas: Fator Solar (FS) mínimo e
Transmissão Luminosa (TL) máxima (CARAM, 1998).
Esta associação permite que se observe e se diferencie o comportamento da
radiação solar incidente nos fechamentos transparentes de acordo com a região do
espectro solar. Um vidro será mais adequado energeticamente quando minimizar a
passagem de calor para dentro do ambiente (no verão) e maximizar o ganho de luz
visível.
As características óticas dos vidros por região do espectro permitem que se
especifique o tipo de vidro visando o conforto ambiental e o desempenho energético
da edificação. aram (1998, p. 107) ressalta que “quase nunca será possível optar por
um vidro que selecione somente o desejável e retire tudo o que se deseja evitar no
ambiente, e que esta opção seja válida por todo o ano [...]”
A avaliação de alguns tipos de vidros e plásticos translúcidos, em termos de
comportamento térmico e luminoso, realizada de acordo com suas características
térmicas e luminosas, está disponibilizada no site da Universidade de São Paulo1.
Segundo estes parâmetros para um determinado tipo de vidro pode-se
determinar a Eficiência Luminosa (EL) considerando-se a parcela líquida de luz
medida na faixa visível (V) do espectro, sobre a transmissão total solar do mesmo. E
para a determinação da Eficiência Térmica (ET), relaciona-se a parcela da
transmissão na faixa infravermelho (IV) sobre a transmissão total.
Como exemplo avaliou-se a EL e a ET de um vidro incolor com espessura de
6 mm. Como exposto anteriormente na Tabela 2, este vidro permite uma transmissão
de 77% da radiação na faixa do infravermelho (IV). Para o caso de uma radiação
incidente composta de 60% de radiação infravermelha, haveria uma concentração de
1
http://www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros
30
46% da energia total concentrada na faixa do infravermelho (IV), ou seja, 60% de
77% da energia total.
Os valores de EL e ET são classificados como a, b e c, sendo:
(a) 0,20 < EL < 0,40
0,00 < ET < 0,09
(b) 0,10 < EL< 0,19
0,10 < ET < 0,19
(c) 0,00 < EL< 0,09
0,20 < ET < 0,40
Na Tabela 4 relacionam-se alguns valores de eficiência luminosa (EL) e
eficiência térmica (ET), em que são adotados os seguintes critérios de classificação:
aa = ótimo, ab = bom, bb = regular, ac = bc = ruim, cc = péssimo.
Tabela 4- Classificação de vidros conforme a eficiência luminosa e eficiência térmica
Vidro float
Espessura
EL
ET
Classificação
Incolor
4 mm
a
c
ruim
6 mm
a
c
ruim
Cinza
4 mm
c
b
ruim
6 mm
c
a
ruim
Bronze
4 mm
b
b
regular
6 mm
b
b
regular
Verde
4 mm
b
a
bom
6 mm
b
a
bom
Refletivo Incolor
6 mm
c
b
ruim
Refletivo prata
6 mm
b
b
regular
Refletivo cinza
6 mm
b
c
ruim
Refletivo bronze
6 mm
c
a
ruim
Refletivo verde
6 mm
b
a
bom
Laminado incolor
6 mm
a
c
ruim
Laminado cinza
6 mm
b
b
regular
Laminado bronze claro
6 mm
b
b
regular
Laminado bronze escuro.
6 mm
c
a
ruim
Laminado verde
6 mm
a
c
ruim
Laminado rosa
6 mm
b
b
regular
Laminado azul
6 mm
a
c
ruim
Fonte: http://www.usp.br/fau/deptecnologia/docs/bancovidros
Observa-se que em todos os vidros listados, nenhum obteve a classificação
considerada como ótima, quando avaliados segundo os dois critérios. Os vidros que
apresentaram o melhor desempenho foram: verde de 4 mm e 6 mm e o vidro refletivo
verde de 6 mm.
31
2.3
FATORES
DETERMINANTES NO DESEMPENHO ENERGÉTICO DE
EDIFICAÇÕES
O desempenho energético de edificações requer o estudo de diversas variáveis
que permitem determinar o comportamento do edifício frente às questões de
conforto. Dentre elas podem-se destacar as condicionantes climáticas locais, a
tipologia da edificação, altura e forma, orientação e posicionamento e dimensões das
aberturas e o tipo de vidro utilizado. Além destas variáveis, o entorno natural ou
construído (sítio) e os aparelhos e equipamentos instalados dentro e fora da
edificação são fatores que também vão influenciar no desempenho energético de uma
edificação.
2.3.1 O vidro na envoltória das edificações
A envoltória de uma edificação, também chamada de “pele”, deve atuar como
um filtro entre as condições internas e externas, servindo de controle para a entrada
de ar, calor, frio, luz, ruídos e odores (OLGAY, 2006).
Como observam Corbella e Yannas (2009, p. 41), num clima tropical o
principal resultado de um mau desempenho térmico e luminoso de uma edificação é
o desconforto gerado pela forte intensidade luminosa e pelo calor produzido pela
absorção da energia solar que atinge as superfícies dos edifícios.
Givoni (1998, p. 108) destaca a importância das propriedades dos materiais
utilizados na construção, em especial os empregados na envoltória do edifício, pois
são eles que determinam as relações entre as temperaturas médias internas e externas
e as trocas térmicas. Em edificações não condicionadas influenciam nas temperaturas
internas, e nas edificações aquecidas ou refrigeradas por sistemas mecânicos,
determinam a energia consumida pelo sistema para a manutenção das temperaturas
internas dentro de uma zona de conforto.
As áreas de vidro nas fachadas, além de contribuírem para definição das cargas
de aquecimento ou resfriamento, também são indispensáveis no cálculo da admissão
de luz natural através das aberturas laterais e zenitais (BROWN; DEKAY, 2007).
Num projeto arquitetônico o projetista pode reduzir o ganho solar através de
aberturas utilizando quatro opções: tamanho e orientação das aberturas; uso de
32
proteções internas (cortinas ou persianas); vidros especiais e proteções solares
externas (KOENIGSBERGER et al., 1977).
Caram (1998, p. 28) ressalta que o desenvolvimento e a pesquisa na área de
novos materiais têm proporcionado opções de tipos de sistemas envidraçados que
contribuem para o controle da perda ou de ganho do calor e luz, e que influenciam na
eficiência energética. Dentre eles a autora destaca: janelas com caixilhos duplos ou
triplos, nas quais os vidros possuem películas de baixa emissividade (low-e), vidros
coloridos, vidros refletivos, caixilhos duplos ou triplos com inserção de gás inerte em
seu interior.
2.3.2
Orientação e geometria das edificações
Mascaró (1985, p. 21) ressalta a importância da orientação do edifício quanto à
radiação solar recebida. Fachadas orientadas inadequadamente podem ter um
aumento de até 150% da carga térmica, enquanto que uma orientação adequada
representa menores consumos de energia.
A orientação em função da radiação térmica está associada à latitude do local
onde é implantado o edifício. Segundo Frota e Schiffer (2001, p. 84) quanto maior
for a latitude do local menor será a quantidade de radiação solar recebida e
consequentemente as temperaturas tenderão a ser menos elevadas. À medida que
diminui a latitude, a orientação em função da radiação solar passa a ser um fator
secundário nas medidas de racionalização do uso da energia. Já a orientação do
edifício em função dos ventos dominantes favoráveis é fundamental para a obtenção
de conforto e economia de energia (MASCARÓ, 1995).
A orientação da fachada pode expor as aberturas de mesmas dimensões a
quantidades de calor e iluminação distintas (LAMBERTS et al., 1997). O sol ao
penetrar pelas aberturas ou atravessar materiais transparentes pode ocasionar, dentre
outros fatores, ofuscamento, aquecimento de móveis, equipamentos ou causar
desbotamento de tapetes e quadros (FROTA, 2004).
A forma geométrica da edificação também influencia na carga térmica
recebida. Olgay (2006, p. 87) define a forma ideal como aquela em que há menor
ganho de calor no verão e a menor perda de calor no inverno. Mascaró (1985, p. 23)
ressalta que a “carga térmica recebida pela edificação será menor se as fachadas
33
principais estiverem nas posições Norte-Sul e com a forma alongada sobre o eixo
Leste-Oeste”.
Além da orientação e da forma da edificação, o desempenho energético da
edificação também é influenciado pela relação entre a área envidraçada e a área da
fachada, também chamada de Window Wall Ratio (WWR), ou em português
Percentual de Área de Abertura na Fachada (PAF).
A determinação de um valor ótimo para WWR deverá ser realizado
pontualmente para cada tipo de edificação e sua localização. Como observam Toledo
et al. (1995) quanto maior a área envidraçada, maiores serão os ganhos térmicos
pelas aberturas e consequentemente, o consumo por refrigeração. Analogamente,
quanto menor a área envidraçada, maior será o consumo de energia elétrica para o
sistema de iluminação artificial para compensar a falta da luz natural.
Ghisi e Tinker (2005) avaliaram o potencial de poupança de energia com
iluminação artificial, utilizando o conceito de Ideal Window Area. Uma das
conclusões do trabalho foi sobre a orientação, em que a Ideal Window Area tende a
ser maior sobre as orientações, cujo consumo de energia é menor devido à menor
carga térmica solar atingindo a fachada. Esta por sua vez contribui com a diminuição
de demanda de energia para a iluminação artificial, beneficiada pela contribuição da
iluminação natural.
Didone (2009) avaliou o impacto do uso da iluminação natural na redução do
consumo de energia elétrica em edificações não residenciais, condicionadas
artificialmente, na cidade de Florianópolis/SC, através do uso de simulação
computacional. Utilizou o software Daysim para a análise anual de iluminação e o
EnergyPlus para a verificação do desempenho energético das edificações.
A partir da definição da tipologia predominante foram modeladas e simuladas
diferentes salas de escritório. As salas foram representadas por um paralelepípedo
ortogonal dividido em piso, paredes e teto, com a fachada frontal medindo 8m de
largura e a profundidade variando em 4 m, 8 m e 16 m.
Para a análise da influência da luz natural e do consumo de energia com
relação à dimensão das áreas de janela, foram estabelecidas razões de abertura.
Foram simulados casos com percentual de área de abertura na fachada (PAF)
variando de 25%, 50% e 75% da área da parede.
34
Dentre as principais constatações pode-se destacar:

Quanto à profundidade: percebeu-se que quanto mais profundo é o ambiente,
maior é o consumo com iluminação artificial. Por serem ambientes
iluminados unilateralmente, apenas a região próxima à abertura é provida de
luz natural, deixando as regiões mais profundas com mais de 50% da área da
sala insuficiente de iluminação natural durante todo o ano.

As variáveis, porcentagem de abertura na fachada (PAF), fator solar (FS), e o
ângulo de sombreamento vertical (AVS) e o ângulo de sombreamento
horizontal (AHS) estão relacionados com a abertura e, de alguma forma, uma
dessas variáveis sempre interfere na outra. Os resultados mostraram que
através destas é possível controlar o ganho de calor e luz natural no ambiente,
além de influenciar diretamente no consumo de energia. Quanto maior a
porcentagem de abertura na fachada (PAF) e quanto maior o fator solar (FS),
mais abundante é a luz natural admitida no ambiente e, em decorrência,
menor é o consumo de energia com iluminação artificial.

Quanto aos ângulos de sombreamento (AVS e AHS), apresentaram um
comportamento inverso no consumo em relação às outras variáveis. Quanto
maior é o ângulo de sombreamento, menos abundante é a luz natural no
ambiente, consequentemente, maior é o consumo com iluminação artificial e
menor é o consumo com ar condicionado, uma vez que as proteções solares
diminuem as cargas térmicas.
2.3.3
Sombreamento e proteção solar de superfícies envidraçadas
Olgay (2006, p. 67) alerta para a importância da orientação das fachadas
envidraçadas, especialmente sob o ponto de vista da importância do sombreamento e
da adoção de mecanismos protetores para estas superfícies. Conforme a orientação,
haverá mais variações significativas em termos de ganho de calor, especialmente se
estas se encontrarem nas orientações Leste e Oeste. Com um sombreamento
adequado pode ser possível reduzir o impacto calorífico, e com a utilização de
mecanismos protetores externos há um incremento na efetividade de até trinta e
cinco por cento.
35
O uso de sombreamento com efeito protetor da radiação solar pode ser externo
ou interno à edificação, sendo que em caso de vidros duplos pode se localizar entre
os dois vidros. São elementos protetores as árvores, cercas vivas, beirais, pérgolas,
venezianas, quebra-sol (brises), películas, persianas e cortinas.
Supondo que a transparência do vidro é de cem por cento e a proteção opaca
também de cem por cento, observam-se comportamentos diferentes. Na Figura 19 a
superfície transparente com proteção externa a parcela do calor que penetra no
ambiente é menor que no caso da Figura 20, que não possui proteção externa.
Figura 19- Ganhos de calor através de parede
transparente com proteção externa
Figura 20- Ganhos de calor através de parede
transparente sem proteção externa
Fonte: Frota; Shiffer (2001, p. 47)
A opção pelas proteções externas é uma forma eficiente e muitas vezes mais
econômica de controle da radiação, pois serve como uma barreira para a radiação
solar antes de ser transmitida para o interior da edificação. Com estas, pode-se
reduzir a necessidade de isolamento térmico das paredes (MASCARÓ, 1985;
FROTA; SHIFFER; 2001).
A importância do uso de elementos de proteção em edificações é referenciado
no trabalho de pesquisa de Mascarenhas et al. (1995). Este trabalho descreve a
influência da tipologia de fachada e o desempenho energético e o consumo de
energia em edifícios comerciais. No estudo foram estudadas 82 tipologias de
edifícios comerciais na cidade de Salvador/BA. As tipologias foram classificadas
36
conforme o percentual de área envidraçada sobre a área total das fachadas (Svi).
Consideraram-se quatro tipos de edificações: com envoltória “pesada” ( vi ≤ 20%),
com envoltória “média” (20% < vi <40%), com envoltória “envidraçada” ( vi ≥
40%) e edificações com envoltória “protegida”.
Os resultados extraídos desta pesquisa indicaram uma maior aproximação entre
os valores médios do consumo de energia das edificações de tipologia “pesada” e
“protegida”. As edificações "envidraçadas" foram as que apresentaram menor
desempenho energético, enquanto que as "pesadas" e as "protegidas" desempenhos
energéticos mais interessantes. Quando considerados todos os casos, verificou-se que
os valores médios de consumo energético das edificações “envidraçadas” estão na
ordem de 50% acima das demais situações.
No trabalho em questão, a constatação mais importante sobre a influência das
proteções nas edificações é que os elementos de fachada servem de barreira à
absorção e transmissão da radiação solar direta e difusa, reduzindo a necessidade do
sistema de condicionamento de ar, embora elevem a carga necessária para a
iluminação artificial. Apesar do aumento no consumo de energia elétrica pelo
sistema de iluminação, a pesquisa permitiu constatar que as edificações “protegidas”
apresentam os mais baixos consumos de energia por unidade de área, compatíveis
com edificações de tipologia "pesada" e com menores áreas envidraçadas.
Bulla (1995) realizou um trabalho de simulação computacional na cidade de
Florianópolis/SC, utilizando para tanto o software DOE-2.1E. O estudo voltado para
o desempenho energético de edificações comerciais analisou os parâmetros de
coeficiente de sombreamento de janelas, razão entre área de janela e paredes,
absortância de radiação de ondas curtas incidente e a transmitância térmica das
paredes e cobertura. Os resultados mais significativos em relação ao consumo de
energia foram obtidos em função da variação do tamanho das janelas e da variação
do coeficiente de sombreamento que atingiram cerca 13% do consumo total, e a
influência da absortância das paredes.
Santana (2006) realizou um trabalho semelhante, onde analisou trinta e cinco
tipos de edifícios de escritórios em Florianópolis/SC. Através de simulação
computacional no software Energyplus foi avaliada a influência dos parâmetros
construtivos, ocupação e o padrão de uso mediante o levantamento da utilização de
37
equipamentos, do sistema de iluminação e das variações do consumo energético do
ar condicionado, para cada edificação. Dentre os resultados, os parâmetros mais
representativos e que mais influenciaram no consumo energético das edificações
foram:

O percentual de área de janela, em que a cada 10% de aumento no
percentual resultou um acréscimo de 2,9% no consumo de energia.

A absortância das paredes também foi significativa sendo que a cada
10% de variação houve um aumento de 1,9% no consumo de energia. A
alteração da cor clara e escura implicou um aumento de 15,1% no
consumo energético.

A utilização de proteção solar, tipo brises, também apresentou um
resultado significativo em relação ao consumo energético, capaz de
reduzir até 12% do consumo.

Outra correlação importante foi o tipo de vidro utilizado na edificação e
o consumo energético, onde a cada 0,1 de aumento no fator solar do
vidro ocorre um acréscimo de 0,65% no consumo de energia.

As maiores variações no consumo foram relativas à eficiência
energética dos aparelhos de ar condicionado. A variação foi de 25,2%
de um sistema mais eficiente para um menos eficiente. A cada 0,1 W/W
de eficiência do aparelho, a variação do consumo foi de 1,6%.
38
2.4
CONFORTO AMBIENTAL
O conforto ambiental pode ser entendido como a relação que o homem
estabelece com seu meio ambiente. Esta relação depende daquilo que o meio
possibilita em termos de luz, som, uso do espaço e das exigências pessoais de cada
ser humano. Todos estes elementos incidem diretamente no corpo que, na busca do
equilíbrio biológico, produz diversas reações físicas e psicológicas, podendo
absorvê-los ou tentar neutralizar seus efeitos (VIANNA; GONÇALVES, 2007;
OLGAY, 2006).
Uma pessoa está confortável com relação a um acontecimento ou fenômeno
quando pode observá-lo ou senti-lo sem preocupação ou incômodo, ou seja, em
estado de neutralidade com relação a ele (CORBELLA; YANNAS, 2009).
2.4.1 Conforto térmico
O conforto térmico pode ser definido como “o estado mental que expressa a
satisfação com o ambiente térmico que o circunda” (A HRAE tandart 55/2004, p.
2, tradução nossa). A insatisfação pode ser causada pelo desconforto sentido no
corpo, seja por calor ou por frio.
Segundo Fanger (1970, p. 13) nos locais onde os ambientes são modificados
para a ocupação humana o objetivo é que o ambiente térmico esteja adaptado para
que a maioria dos ocupantes sinta-se termicamente confortável. O autor ressalta que
é impossível satisfazer ao mesmo tempo todos os ocupantes do ambiente, devido às
características biológicas individuais.
A manutenção do equilíbrio térmico entre o corpo humano e o meio ambiente é
uma das principais exigências para a saúde, o bem-estar e o conforto (GIVONI,
1981).
As trocas de calor entre o corpo e o meio ambiente acontecem através das
trocas secas por convecção e radiação, condução, e pelas trocas úmidas, ou seja,
através das perdas de calor pela evaporação do suor produzido pelo corpo (GIVONI,
1981, FROTA; SCHIFFER, 2001).
O conforto térmico é influenciado pela interação entre o corpo e o ambiente
circundantes. As principais variáveis que influenciam na condição de conforto
39
térmico são as variáveis humanas e as ambientais. As variáveis humanas são dadas
pelo nível de atividade metabólica (met) e a resistência térmica da vestimenta (clo).
As variáveis ambientais são: a temperatura do ar e a temperatura radiante média (°C
ou K), a velocidade relativa do ar (m/s) e a umidade relativa do ar (%). (FANGER,
1970; GIVONI, 1981).
Além dessas variáveis, a posição geográfica, o sexo, a idade, diferenças
étnicas, hábitos alimentares, peso, altura e outros fatores, podem exercer influência
nas condições de conforto de cada pessoa e portanto devem ser consideradas.
2.4.1.1 Índices de conforto térmico
A avaliação das condições térmicas do ambiente requer o estabelecimento de
critérios e valores de referência baseados em índices e escalas de conforto térmico.
Estes índices expressam através de valores numéricos a relação entre a causa e efeito
do comportamento humano frente às variações térmicas do ambiente (BARBOSA,
1997).
As preocupações com o estabelecimento de critérios de conforto térmico para o
homem são antigas, datam de final do século XIX. Ao longo dos anos várias
experiências foram realizadas por pesquisadores com o objetivo de estabelecer
índices e intervalos de conforto, também chamadas de zonas de conforto (RUAS,
1999).
As primeiras propostas de índices de conforto térmico foram limitadas às
combinações dos efeitos da temperatura do ar, umidade, velocidade do ar, e se
destinavam à avaliação de conforto em pessoas em repouso ou em atividades
sedentárias. Posteriormente, a temperatura radiante foi incorporada ao estudo,
principalmente nos estudos de conforto térmico em fábricas e residências. Mais tarde
ainda, os efeitos das taxas metabólicas, do vestuário e da radiação solar foram
levados em consideração (GIVONI, 1981).
Estudos recentes em conforto térmico procuram estimar respostas fisiológicas
ao efeito combinado de fatores climáticos, atividades desenvolvidas e taxas de
transpiração. O resultado desses estudos promoveu o desenvolvimento de diversos
índices. Estes índices diferem em suas bases de abordagem, unidades, na forma de
40
expressar os efeitos combinados de vários fatores, no intervalo das condições de suas
aplicações e na importância relativa atribuída a cada um dos fatores e suas
independências (GIVONI, 1981).
A aplicação dos índices de conforto sobre tipos de monogramas, cartas e
diagramas, limita os parâmetros físicos e definem o domínio no qual se estabelecem
as zonas de conforto.
As cartas bioclimáticas consistem em uma associação de informações do
comportamento climático do entorno, da previsão de estratégias indicadas para a
correção desse comportamento climático por meio do desempenho esperado da
edificação, e a zona de conforto térmico. Exceto a carta de Olgay (OLGAY, 2006) as
cartas bioclimáticas são montadas sobre uma carta psicrométrica.
Baseando-se no estudo realizado por Bogo et al. (1994), sobre a proposta de
zonas de conforto para o Brasil, a carta que melhor se aplica às condições locais é a
carta bioclimática de Givoni.
Nessa carta estão demarcadas diferentes áreas que indicam limites para as
condições climáticas, dentro das quais se sugerem estratégias de projeto para
edificações com o objetivo de garantir o conforto térmico. As estratégias
apresentadas referem-se ao uso de ventilação, resfriamento evaporativo, massa
térmica para resfriamento, ar-condicionado, umidificação, inércia térmica para
resfriamento e para aquecimento solar passivo e aquecimento artificial, com ou sem
ventilação, resfriamento evaporativo direto e indireto (GOULART et al., 1998).
Os limites de conforto sugerido por Givoni para os habitantes de países de
clima temperado (países desenvolvidos) são de 18°C a 25°C no inverno e de 20°C a
27°C no verão. Para os habitantes de clima quentes (países em desenvolvimento)
Givoni sugere elevar 2°C a temperatura limite máxima e também 2 g/kg o valor do
conteúdo de vapor.
Os limites sugeridos por Givoni para a zona de conforto térmico de países em
desenvolvimento com clima quente podem ser resumidos em (NETO, 2003):

Verão com baixa umidade, temperaturas diárias devem estar
compreendidas na faixa de 25°C a 29°C;
41

Verão
com
alta
umidade,
temperatura
diárias
devem
estar
compreendidas na faixa de 25°C a 26°C, podendo chegar a 32°C com
ventilação de 2,0 m/s;

Inverno a variação da temperatura diária deve situar-se na faixa de
18°C a 25°C;
Os limites da zona de conforto para a umidade são de 4 g/kg a 17 g/kg e 80%
de umidade relativa.
A Figura 21 é um exemplo de Carta psicrométrica traçada para Cuiabá e
elaborada através do software AnalysisBio 2.1.5. A carta foi gerada com a inserção
do arquivo de dados com extensão *.csv (comma separated values), elaborado por
Miranda et al. (2010). Este arquivo climático foi elaborado com a conversão e
processamento dos dados climáticos contidos no arquivo Typical Meteorological
Year (TMY) para a cidade de Cuiabá, BRA_Cuiaba_Marechal.Ron.833620.epw, e
disponível no site do SWERA (2010)2.
2
http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/weatherdata/3_south_america_wmo
_region_3/BRA_Cuiaba-Marechal.Ron.833620_SWERA.epw
42
Figura 21- Carta psicrométrica de Cuiabá
Fonte: Miranda et al. (2010)
Com essas indicações sobre o clima local, o projetista pode decidir sobre as
estratégias para a adequação do projeto das edificações, a fim de se obter melhores
condições de conforto térmico ao longo do ano. A Tabela 5 apresenta o relatório das
estratégias.
Tabela 5- Relatório das estratégias bioclimáticas para Cuiabá
Ano Climático Típico (TMY) - 8760 horas
Conforto
Desconforto
2. Ventilação
52.4%
3. Resfriamento Evaporativo
18.7%
Por Calor
4. Alta Inércia p/ Resfriamento
18.7%
5. Ar Condicionado
7.72%
6. Sombreamento
92%
7. Alta Inércia e Aquecimento Solar
4,83%
Por Frio
8. Aquecimento Solar
0,65%
9. Aquecimento Artificial
0,13%
Data inicial: 01/01 - Data final: 31/12
Fonte: Miranda et al. (2010)
25,8%
74,10%
68,5%
5,62%
43
2.4.1.2 Normas relacionadas ao conforto térmico
No Brasil, inexistem normas específicas que se referem ao conforto térmico em
ambientes. O Ministério do Trabalho e a Agência Nacional de Vigilância Sanitária
estabelecem por meio de Normas Regulamentadores (NR) e Resoluções (RES)
parâmetros que visam assegurar aos trabalhadores condições de conforto, qualidade
do ar e segurança nos ambientes de trabalho. Destacam-se: NR 17/1978 –
Ergonomia, a NR 15/1978 – Atividades e operações insalubres, e a RES 9/2003 que
determina padrões de referência de qualidade do ar interior, em ambientes
climatizados artificialmente de uso público e coletivo.
A NBR 16401/2008 – Instalações de ar-condicionado – Sistemas centrais e
unitários - Parte 2: Parâmetros de conforto térmico – embora direcionada para
sistemas de condicionamento de ar utilizam como referência os parâmetros e as
recomendações da ASHRAE, relacionadas com a definição de uma zona de conforto
Internacionalmente as normas mais utilizadas como referência são as editadas
pela International Organization for Standardiziation (ISO), e pela American Society
of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE):

ISO 7726/1996 – Ambientes térmicos – Instrumentos e métodos para
medições das quantidades físicas;

ISO 7730/2005 – Ergonomia dos ambientes térmicos – Determinação
analítica e interpretação de conforto térmico pelo método de calculo do
PMV e PPD, índices locais e critérios de conforto térmico;

ISO 8996/2004 – Ergonomia do ambiente térmico - Determinação da
produção de calor metabólico;

ISO 9920/2007 – Ergonomia de ambientes térmicos – Estimativa de
isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupas;

ASHRAE Standard 55/2004 - Ambientes térmicos – Condições para
ocupação humana.
Segundo a ASHRAE (2009, p. 9. 18) os índices Predicted Mean Vote, PMV, e
o Predicted Percetage Dissatisfied, PPD, adotados pela norma ISO 7730/2005 são
amplamente aceitos para uso em projetos e avaliações das condições de conforto em
ambientes internos, principalmente escritórios e residências, desde que sejam
44
observados alguns limites para as condições ambientais e humanas. O PMV é válido
para prever as reações de conforto térmico de pessoas vestidas normalmente com
trajes comuns para ambientes internos e que estejam desenvolvendo atividades
sedentárias de níveis metabólicos baixos ou moderados, em ambientes em estado
estacionário (ISO 7730/2005).
Os índices PMV e PPD da norma ISO 7730/2005 baseiam-se nos estudos do
dinamarquês, Ole Fanger, publicado em 1970. O método apresentado por Fanger
(1970) foi desenvolvido na formulação de uma equação de conforto térmico que
correlaciona os parâmetros físicos de um ambiente, temperatura do ar, temperatura
radiante média, velocidade do ar e umidade do ar, e parâmetros pessoais como
atividade desempenhada e a vestimenta das pessoas. A sensação térmica é estimada
através do cálculo do Voto Médio Predito também chamado de Predicted Mean Vote
(PMV).
O índice PMV baseia-se no balanço térmico do corpo humano, quando o calor
produzido pelo corpo é igual ao calor perdido para o ambiente.
O PMV é um índice que prevê o valor médio de um grupo de pessoas segundo
uma escala de sensações de 7 pontos:
+3
+2
+1
0
-1
-2
-3
Muito quente
Quente
Levemente quente
Neutro
Levemente frio
Frio
Muito frio
A norma recomenda o uso do índice PMV somente para valores de PMV que
estiverem compreendidos no intervalo de -2 e +2. Também recomenda-se que os seis
parâmetros estejam dentro destes intervalos:

Taxa metabólica (M) = 0,46 W/m² até 232 W/m² (0,8 met até 4 met);

Resistência térmica para vestimentas (Icl) = 0 m² °C/W até 0,310 m²
°C/W (0 clo até 2 clo);

Temperatura do ar (Tar) = 10°C até 30°C;

Temperatura radiante média (Trad) = 10°C até 40°C;
45

Velocidade do ar (Var) = 0 m/s até 1 m/s;

Pressão atmosférica (Pa) = 0 Pa até 2700 Pa.
O cálculo do PMV pode ser realizado fazendo uso de programas
computacionais ou por meio do Anexo C da norma ISO 7730/2005, onde se
encontram tabelas com diferentes combinações de atividades, vestimentas,
temperatura operante e velocidade relativa.
A norma também descreve o cálculo dos índices em percentagem de pessoas
insatisfeitas com o ambiente, PPD (Predicted Percetage Dissatisfied), e das pessoas
que gostariam que o ambiente estivesse mais frio ou mais quente. Através dos
índices de PMV e PPD é possível avaliar a percentagem de pessoas insatisfeitas
devido às correntes de ar e às condições de aceitabilidade térmica de um ambiente.
A Figura 22 ilustra a relação da porcentagem de pessoas insatisfeitas, PPD,
com o PMV.
Figura 22- Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD) em função do PMV
Fonte: ISO 7730/2005
Por causa das diferenças pessoais, é impossível que um ambiente seja
termicamente confortável para todos, pois sempre haverá uma porcentagem de
pessoas insatisfeitas. A insatisfação pode ser causada pelo desconforto provocado
46
pelo frio ou pelo calor. O desconforto também pode ser local, causado pela diferença
de temperatura entre cabeça e pernas, pelo piso quente ou frio, pela assimetria da
temperatura radiante, pela alta taxa metabólica ou ainda pela vestimenta.
Segundo a norma ISO 7730/2005 é possível projetar ambientes que sejam
aceitáveis para a maioria dos ocupantes. No Anexo D da referida norma estão
especificados requisitos para a obtenção do conforto térmico com 90% de
aceitabilidade dos ocupantes e prevendo que 85% dos ocupantes não estejam
insatisfeitos por correntes de ar. Recomenda-se que o PPD seja abaixo de 10%, e o
PMV esteja compreendido no intervalo de - 0,50 < PMV< + 0,50.
2.4.2 Conforto luminoso
O conforto luminoso, ou visual, pode ser entendido como um conjunto de
condições, num determinado ambiente, que proporcione ao ser humano desenvolver
as suas tarefas visuais, com o máximo de acuidade e precisão visual, com menores
riscos à saúde e a acidentes (LAMBERTS et al., 1997).
A resposta fisiológica do usuário é o primeiro nível de avaliação de conforto
luminoso. Quanto menor for o esforço de adaptação do indivíduo, maior será sua
sensação de conforto (OSRAM, 2010).
As condições de conforto visual para a realização de qualquer tarefa em um
ambiente estão relacionadas a uma série de fatores. Segundo Vianna e Gonçalves
(2007) alguns pontos são fundamentais na relação homem/ambiente, entre eles: a
vista e a visão, a tarefa visual que será desenvolvida, campo visual do homem, nível
de iluminação, luminância e contrastes e perturbações visuais (ofuscamento).
2.4.2.1 Fatores que influenciam o conforto luminoso

A vista e a visão
A boa visão depende da qualidade da vista, ou seja, das propriedades do olho
humano. As principais propriedades do olho são: a seletividade, a sensibilidade, a
percepção das cores, acomodação, acuidade, cores e adaptação (VIANNA;
GONÇALVES, 2007, p. 91).
47
 Seletividade: a retina é sensível apenas as radiações que estão entre
0,38 e 0,78 microns.
 Sensibilidade: depende do comprimento de onda, sendo maior para as
corres amarelo- esverdeado e menor para as cores roxo e violeta.
 Percepção das cores: é a sensação causada pelos comprimentos de
ondas entre 0,38 a 0,78 microns.
 Acomodação: é a capacidade que o olho tem de ajustar-se às distâncias
de um objeto.
 Acuidade: é a capacidade do olho em reconhecer com nitidez e precisão
os detalhes do objeto.
 Cores: os olhos são sensíveis na percepção das cores e das suas
diferentes luminosidades.
 Adaptação: é a capacidade que o olho tem de ajustar-se às diferentes
luminâncias dos objetos.

Tarefa visual
O campo visual é muito importante para a percepção da tarefa visual. A
precisão da tarefa visual depende dos detalhes a serem distinguidos, dos contrastes de
luminâncias e cor dos detalhes, da velocidade e do cuidado no desempenho da tarefa,
e o tempo de duração das tarefas (VIANNA; GONÇALVES, 2007).

Campo visual
O campo de visão do ser humano envolve a percepção visual central e
periférica, e está limitada de 110° a 130° no sentido vertical e de 160° a 180° no
sentido horizontal (VIANNA; GONÇALVES, 2007).

Iluminância
A iluminação de um ambiente é um fator importante a ser considerado. Quanto
mais elevada a exigência visual da atividade e maior a idade do usuário, maior
deverá ser o valor de iluminância.
48
A iluminância (E) é o fluxo luminoso (lumens) de uma fonte de luz que incide
sobre uma superfície, situada a certa distância da fonte, por unidade de área (m 2)
(OSRAM, 2010). Esta grandeza luminosa é dada em lux.
Segundo Vianna e Gonçalves (2007, p. 78) alguns estudos demonstram que
existe um limite quantitativo para a iluminância. Para níveis por volta de 2000 lux,
qualquer aumento não contribuiria para melhora da acuidade visual.
A norma brasileira, NBR 5413/1992 - Iluminância de interiores estabelece
valores de iluminâncias médias mínimas para iluminação artificial em locais onde se
realizam atividades comerciais, escolares, hospitalares, industriais e outras.
Além do nível de iluminância, conforme a classe de tarefas visuais, para o uso
adequado da iluminância, deve-se considerar os fatores de idade, velocidade e
precisão, refletância do fundo.

Luminâncias
Os raios de luz não são visíveis a menos que sejam refletidos em uma
superfície e transmitam a sensação de luminosidade aos olhos (OSRAM, 2010).
A luminância é a intensidade luminosa produzida ou refletida por uma
superfície aparente. A luminância pode ser considerada como a medida física do
brilho de uma superfície iluminada ou de uma fonte de luz, sendo através dela que os
seres humanos enxergam. Os objetos refletem a luz de forma diferente, conforme
suas cores e materiais, o que explica porque a mesma iluminância pode gerar
luminâncias diferentes.
A unidade que expressa essa grandeza é a candela por metro quadrado (cd/m²)
para superfícies.

Contrastes
Contraste é a diferença entre a luminância de um objeto e a luminância do seu
entorno. Diferenças de luminância significam contraste de cores (VIANNA;
GOLÇALVES, 2007).
A sensibilidade ao contraste melhora com o aumento da luminância, que é
função da iluminação, até certo limite, com risco de ocorrer ofuscamento. A
49
avaliação de contrastes pode ser simplificada observando as taxas de proporção de
luminância na Tabela 6 (LAMBERTS et al., 1997).
Tabela 6- Taxas de proporção de luminâncias
Proporção
Entre tarefa e o entorno imediato
Entre a tarefa e superfícies mais afastadas
Entre a tarefa e superfícies claras mais afastadas
Entre a fonte de luz (natural ou artificial) e superfícies adjacentes
Máximo contraste em qualquer parte do campo de visão
Fonte: Lamberts et al. (1997, p. 46)

Relação
3:1
10:1
0,1:1
20:1
40:1
Ofuscamento
O fenômeno do ofuscamento se dá quando ocorre uma variação muito grande
de iluminação e/ou, a uma velocidade muito grande, que provoca o desconforto
visual e a redução na capacidade de visualização dos objetos.
O ofuscamento pode ocorrer devido a dois efeitos, contraste e saturação.
Quando provocado pelo contraste, a proporção entre as luminâncias de objetos do
campo visual é maior que 10:1. Já aquele devido à saturação, ocorre quando há
excesso de luz incidindo sobre o olho, normalmente quando a luminância média do
ambiente excede 25.000 cd/m² ( LAMBERTS et al., 1997).
O ofuscamento pode ser classificado como desconfortável ou perturbador e
inabilitador. O ofuscamento inabilitador, de natureza mais severa, impede que uma
tarefa visual seja desenvolvida, podendo em determinadas situações, constituir-se em
risco para a integridade física, devido à possibilidade de ocorrência de acidentes.
2.4.2.2 Normas relacionadas à iluminação de ambientes
No Brasil existem normas que são referência para a quantificação e avaliação
das condições de iluminação. Estas normas abrangem a iluminação natural e
artificial.
As normas que estabelecem os níveis de iluminância para os ambientes
internos são: NBR 5461/1991 – Iluminação: terminologia e NBR 5413/1992 –
Iluminação de interiores e a NBR 15575/2009 – Edifícios habitacionais de até cinco
pavimentos: Desempenho – Parte 1
50
A quantificação da iluminação natural de um ambiente é apresentada pela
norma brasileira ABNT NBR 15215/2005, dividida em quatro partes. Essas partes
que compõem a norma são: NBR 15215-1 – Iluminação natural – Parte 1: Conceitos
e definições; NBR 15215-2 – Iluminação natural – Parte 2: Procedimentos de
cálculos para a estimativa da disponibilidade de luz natural; NBR 15215-3 – Parte 3:
Procedimento de cálculo para a determinação da iluminação natural em ambientes
internos; NBR 15215-4 – Parte 4: Verificação experimental das condições de
iluminação interna de edificações – Método de medição.
51
3
CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O estudo apresentado nesta dissertação trata da avaliação das condições do
ambiente ocupado, em suas variantes térmicas e luminosas relacionadas com a
satisfação das pessoas que ocupam uma edificação.
Nesse contexto, a caracterização dos fatores climáticos do local é fundamental
para se estabelecer diretrizes para realizar a avaliação de desempenho da edificação,
pautando-se também na bioclimatologia.
3.1
CARACTERÍSTICAS DO CLIMA DE CUIABÁ
Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso e também o Centro Geodésico da
América do Sul, localiza-se na latitude ul 15º 35’46” e 56º05”48” para longitude
Oeste. A área total do município é de 3.538,17 km² (PREFEITURA MUNICIPAL
DE CUIABÁ, 2010).
A geomorfologia do município é composta pela Chapada dos Guimarães na
maior parte, e pelo Planalto da Casca e a Depressão Cuiabana. O predomínio é de
baixas altitudes que variam entre 145 a 245 metros (PREFEITURA MUNICIPAL
DE CUIABÁ, 2010).
O clima de Cuiabá segundo Koeppen é classificado como Aw, do tipo tropical
quente e semi-úmido, com verão úmido e inverno seco (DUARTE, 1995).
Segundo o IBGE (1994), na classificação do clima, Cuiabá está situada na zona
climática Tropical Brasil Central e apresenta um clima quente semi-úmido,
caracterizado por quatro a cinco meses de seca, ilustrado na Figura 23.
52
Figura 23- Mapa de climas do Brasil
Fonte: Adaptado de IBGE (1994)
A primavera e o verão são as estações que apresentam as temperaturas mais
elevadas. A característica mais marcante é a frequência diária de temperaturas altas,
sendo que nos meses de setembro e outubro ocorrem as maiores máximas, entre 30
ºC e 36 ºC, podendo apresentar temperaturas superiores a 40 ºC. As temperaturas no
inverno são um pouco mais amenas ocasionadas pela entrada de ventos frios da
massa de ar polar atlântica que avança pelos Andes argentinos e bolivianos e atinge o
Centro-Oeste. Estas baixas temperaturas são chamadas friagens, apresentando curtas
durações (DUARTE, 1995). Destaca-se que as ondas de frio que chegam a Cuiabá
não são as mesmas que atingem a região Sul, pois estas são desviadas
frequentemente para o nordeste por causa do relevo litorâneo.
Em função da temperatura identificam-se três períodos distintos: estação seca e
mais fresca, no inverno; uma estação seca e a com temperaturas maiores (quente),
que ocorre pouco antes das chuvas e, por último, um período úmido e quente,
sentidas durante as chuvas, no verão (DUARTE, 1995).
53
A precipitação média anual é de aproximadamente 1500 mm, sendo os meses
de dezembro, janeiro e fevereiro os mais chuvosos. No período de maio a agosto o
índice de umidade atinge níveis críticos, chegando a ficar abaixo de 15%. As
precipitações pluviométricas são mais frequentes no período de novembro a março,
verão, apresentando em torno de 70% das chuvas acumuladas no período, e o inverno
é a estação mais seca.
De acordo com Duarte (1995, p. 86) a variação diária da umidade é geralmente
inversa à variação da temperatura, mas com amplitude semelhante. A umidade
máxima ocorre no nascer do sol, e a mínima às 14 horas, sendo a amplitude menor
no inverno e maior no verão.
A direção predominante dos ventos é norte e nordeste durante a primavera e
verão, e sul e sudoeste no inverno. A velocidade média dos ventos medidos a 10
metros de altura é de 3,427 m/s (SANTANA et al., 2008, p. 157). Segundo Campelo
Jr. et al. (1991, p. 548), apesar da velocidade do vento predominante ser
relativamente baixa, ocorre rajadas de vento de curta duração.
Maitelli (1994, p. 115), observa que a estação seca em Cuiabá é o período mais
estável do tempo, com ventos fracos e moderados, noites claras e céu limpo. Por
causa da topografia suave e circundada por chapadões, a ventilação na área urbana é
fraca, com velocidade média do vento pouco superior a 1,5 m/s no período noturno.
As maiores velocidades médias ocorrem por volta das 14 horas com ventos de até 2,6
m/s no inicio da estação chuvosa.
Os dados climatológicos de Cuiabá apresentados na Tabela 7, evidenciam as
médias mensais para as temperaturas médias, máximas e mínimas, precipitações e
umidades relativas do ar para a cidade de Cuiabá. Os dados foram obtidos pela Rede
Meteorológica do Comando da Aeronáutica, REDEMET, localizada no aeroporto
Marechal Rondon, em Várzea Grande/MT, para o período compreendido de 1981 a
1990.
54
Tabela 7– Tabela de dados climatológicos de Cuiabá
Jan
Fev Mar Abr Mai
Temp. Med.(°C)
Temp Max.(°C)
Temp. Min.(°C)
Precip. (mm)
U. R (%).
27,4
32,6
23,7
220
78
27,2
32,6
23,3
184,4
78
27,2
32,6
23,5
173,9
78
27,2
32,7
23,1
132
77
25,8
31,6
21
65,6
74
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
24,1
30,3
18,8
17,2
71
24,1
31,1
17,8
16,9
61
25,9
33,0
19,7
18,3
58
26,7
32,9
21,1
64,9
61
28,3
34,1
23,3
91,6
66
28
33,6
23,7
136,9
71
27,6
32,8
23,7
149
76
Fonte: REDEMET (2010)
Leão (2007) analisou dados da nebulosidade em Cuiabá num período de 15
anos (1990 – 2004) e verificou que a média anual da parcela do céu coberta por
nuvens está abaixo de 50%.
De acordo com o gráfico de nebulosidade média, apresentado na Figura 24,
numa escala de 1 a 10 a nebulosidade média mais baixa ocorreu no mês de agosto
com 1,55 e o mês de janeiro apresentou média mais elevada com 6,9.
Os meses de maio a outubro apresentaram média de nebulosidade menor que 5,
ou seja, o céu esteve mais limpo. Esta situação é compatível com características do
período de inverno seco em Cuiabá. No verão, período chuvoso na região, a média da
nebulosidade esteve acima de 50%.
Figura 24- Nebulosidade média em Cuiabá
Fonte: Leão (2007, p. 105)
Em função da latitude pode-se traçar a carta solar para Cuiabá (FROTA, 2004).
Com auxilio do software Sol-Ar 6.2 e o arquivo TMY elaborado com a conversão e o
processamento
do
arquivo
dos
dados
climáticos
do
arquivo
BRA_Cuiaba_Marechal.Ron.833620.epw (SWERA, 2010), determina-se os períodos
de maior insolação e intensidade de radiação incidente (W/m²) sobre as superfícies
conforme o dia e horário em datas específicas.
55
A Figura 25 apresenta uma carta solar para Cuiabá. Observa-se nesta carta, que
nos horários das 7h30min as 15h00min a radiação é mais intensa, notadamente no
intervalo de 9h00min as 13h00min e nas orientações Leste - Nordeste e Oeste Noroeste.
Figura 25- Carta solar para Cuiabá
Fonte: Sol-ar 6.2
3.2
DIRETRIZES DE PROJETO PARA O CLIMA LOCAL
É importante registrar que, na ausência de uma norma específica para o estudo
aqui abordado, faz-se uso das normas existentes em vigor no país. São elas: NBR
15220-3/2005 - Desempenho térmico de edificações, Zoneamento bioclimático
brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social, e
a norma NBR 15575/2008 – Edificações de até cinco pavimentos. Estas normas
fornecem algumas recomendações de diretrizes construtivas, estratégias de
condicionamento térmico passivo para projetos de arquitetura visando melhorar o
desempenho energético das edificações e métodos de avaliação do desempenho
térmico das edificações.
56
A Norma da ABNT NBR 15220-3/2005 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro,
propõe a divisão do território brasileiro em oito zonas bioclimáticas relativamente
homogêneas quanto ao clima, Figura 26.
Segundo a norma, a cidade de Cuiabá está inserida na Zona Bioclimática 7,
como ilustra a Figura 27.
Figura 26- Zoneamento bioclimático brasileiro
Fonte: NBR 15220-3/2005
Figura 27- Zona 7
Para cada zona bioclimática existe um conjunto de recomendações técnicoconstrutivas que visam otimizar o desempenho térmico da edificação e proporcionar
conforto térmico aos seus ocupantes, através da melhor adequação climática da
construção. Essas recomendações para aberturas, paredes e coberturas segundo a
NBR 15220/2005, estão apresentadas na Tabela 8, a seguir:
57
Tabela 8- Recomendações de projeto para a zona bioclimática 7
Recomendações
Pequenas
Sombrear aberturas
Pesada
Pesada
H) Resfriamento evaporativo e
massa térmica para
resfriamento
J) Ventilação seletiva (nos
Verão
períodos quentes em que a
temperatura interna seja
superior à externa)
Os códigos H e J são os mesmos adotados na metodologia utilizada para definir o zoneamento
bioclimático do Brasil
Fonte: Adaptado da ABNT, NBR 15220-3 (2005, p. 9)
Aberturas para ventilação e
sombreamento das aberturas
Tipos de vedações externas
Aberturas para ventilação
Sombreamento das aberturas
Parede
Cobertura
Estratégias de condicionamento térmico passivo
Complementando as recomendações da NBR 15220-3/2005, o Anexo C da
referida norma apresenta as diretrizes construtivas relativas às aberturas para
ventilação, e valores máximos admissíveis para a transmitância térmica, atraso
térmico e fator solar para as paredes externas e coberturas. Assim são consideradas:
como aberturas pequenas as que possuem a área de abertura entre 10% a 15% da área
do piso; paredes pesadas com valores de transmitância térmica (U) menor ou igual a
2,20 W/m². K; atraso térmico (υ) maior ou igual a 6,5 horas e fator solar (FS) menor
ou igual a 3,5%; coberturas com valores de transmitância térmica (U) menor ou igual
a 2,00 W/m². K; atraso térmico (υ) maior ou igual a 6,5 horas e fator solar (FS)
menor ou igual a 6,5%.
A NBR 15575/2008 - Edifícios Habitacionais de até cinco pavimentos
estabelece três procedimentos normativos de avaliação da adequação de habitações
segundo as características bioclimáticas definidas na NBR 15220-3 e o desempenho
térmico do edifício conforme o seu comportamento interativo entre fachada,
cobertura e piso.
O Procedimento 1 – Simplificado, de verificação do atendimento dos requisitos
e critérios para fachadas e coberturas para as edificações localizadas na Zona 7
referem-se às propriedades térmicas – transmitância térmica e capacidade térmica de
paredes externas e coberturas, áreas para aberturas de ventilação e sombreamento de
aberturas. Os valores máximos admissíveis são apresentados na Tabela 9.
58
Tabela 9- Critérios mínimos de desempenho segundo a NBR 15575/2008
Transmitância Térmica (U)
Capacidade
(W/m². K)
Térmica
(kJ / m². K)
α ≤ 0,60
α > 0,60
Paredes Externas
U ≤ 3,7
U ≤ 2,5
C > 130
Cobertura
U ≤ 2,3
α - absorbância à radiação solar para superfícies externas da parede
A - porcentagem da área do piso
Fonte: NBR 15575-4/2008 e NBR 15575-5/2008
Área Mínima
para Ventilação
(%)
A≥5
O Procedimento 2 – Simulação, e o Procedimento 3 – Medição, avaliam o
desempenho térmico de uma edificação na Zona 7, no verão, segundo os níveis de
desempenho mínimo, médio e superior conforme as diferenças de temperaturas
máximas externas e internas, estabelecidas na Tabela 10.
Tabela 10- Critério de avaliação de desempenho térmico para o verão
Mínimo (M)
T interna máxima ≤ T externa máxima
Intermediário (I)
T interna máxima ≤ (T externa máxima – 2°C)
Superior (S)
T interna máxima ≤ (T externa máxima – 4°C)
Fonte: NBR 15575-1/2008
59
4
MATERIAIS E MÉTODOS
Com o objetivo de adequadamente planejar e definir a realização dos trabalhos
de campo, este capítulo está destinado à identificação da edificação, foco do estudo,
e à descrição dos procedimentos utilizados nos trabalhos de medição, incluída a
definição dos equipamentos utilizados na pesquisa e os métodos para a obtenção dos
índices para avaliação do desempenho e do conforto térmico e luminoso.
O “start” para a realização dos trabalhos foi a definição do tipo de estudo a ser
realizado e concomitantemente a escolha do objeto de estudo, que, como mencionado
anteriormente, está voltado para a avaliação do desempenho térmico e do conforto
térmico e luminoso de uma edificação de escritórios, público, com características
arquitetônicas contemporâneas e cujo material predominante na envoltória fosse o
vidro.
Assim sendo, a escolha do local área de estudo recaiu sobre uma edificação
pública localizada na Cidade de Cuiabá, que abriga o Tribunal Regional do Trabalho
23ª Região do estado de Mato Grosso.
No processo de análise e seleção da edificação, além das características
arquitetônicas mencionadas, acrescentam-se algumas informações obtidas in loco e
numa publicação do próprio Tribunal Regional do Trabalho sobre as características
do complexo de edifícios, que apontaram tratar-se de ambientes adequados para
execução do estudo. Podem-se citar como pontos de maior destaque para a escolha
do prédio da Corte do TRT os aspectos arquitetônicos e materiais utilizados, e de
outro, a solução para o condicionamento dos ambientes, em tese, com técnicas e
equipamentos de última geração para a época.
A publicação mencionada traz como título “ omplexo
ede: do sonho à
realidade”. Destaca que o projeto arquitetônico, iniciado em 1994, e os projetos
complementares elaborados para as edificações do TRT “[...] impuseram
características tão modernas ao complexo, que ainda hoje, mais de 10 anos após a
sua concepção, ainda são bastante inovadoras no mercado da construção civil.”
(JUSTIÇA DO TRABALHO, 2006, p. 13). Sobre o tipo de vidro empregado o texto
diz: “[...] foram especificados para refletir grande parte dos raios ultravioleta,
60
reduzindo, assim, a temperatura no interior dos prédios, objetivo primordial na
região.” (ibid., p. 45).
É nesse contexto que se justifica a escolha do edifício como objeto do estudo
apresentado nesta dissertação, uma vez que possibilitou a avaliação de distintos
aspectos da edificação, relacionadas com as condições ambientais existentes e a
adequação arquitetônica do projeto ao clima local, bem como o desempenho dos
materiais e tipo de envoltória adotada.
Paralelamente, buscou-se o conhecimento das condições climáticas locais que
permitissem, na etapa correspondente do estudo, a avaliação e comparação com
desempenhos estabelecidos como padrões recomendáveis em termos de conforto
ambiental.
Dando sequência, foram definidas as normativas ou recomendações
relacionadas com investigações conforme a proposta deste trabalho, para então
estabelecer a abordagem e ferramentas a fim de efetuar os levantamentos
experimentais necessários, bem como a definição dos recursos que seriam utilizados.
4.1
IDENTIFICAÇÃO DA EDIFICAÇÃO
A escolha da tipologia para estudo pautou-se em pontos como o padrão de
ocupação, utilizar o vidro como principal elemento de fechamento nas fachadas e na
cobertura, além do acesso à edificação e as informações técnico-construtivas.
A edificação selecionada para o trabalho foi o prédio da Corte do Complexo da
Justiça do Trabalho, 23ª Região, localizado no Centro Político Administrativo, na
Avenida Rubens de Mendonça, na cidade de Cuiabá/MT, apresentado na Figura 28.
61
Figura 28- Complexo judiciário do TRT 23ª Região
Fonte: http://www.midianews.com.br
O complexo judiciário do TRT, 23ª Região, é composto por três edifícios. Dois
edifícios semelhantes de seis andares que abrigam as nove varas e os setores
administrativos do judiciário e outro edifício menor, chamado de Corte, composto
por dois andares e de acesso mais restrito, pois abriga os gabinetes dos
desembargadores da segunda instância.
Neste complexo judiciário, o prédio da Corte ocupa posição de destaque. O
edifício possui fachadas semelhantes, tanto na forma geométrica quanto nos
materiais de revestimento externos. Estas podem ser vistas na íntegra tanto por quem
passa pela avenida como pelas ruas laterais. Não existe nenhum tipo de obstáculo
que interfira na plena visualização da edificação, como se observa na Figura 29.
Figura 29- Vista aérea do complexo do TRT e da Corte
Fonte: Google Earth
62
O prédio da Corte é uma edificação com 5.271,14 m² de área construída,
distribuída em três pisos, denominados de pavimentos térreo, primeiro e segundo.
No térreo estão localizados ambientes de menor ocupação ou de uso mais
esporádico como: o auditório do pleno tribunal, o museu e os demais ambientes de
apoio como copa, cozinha, reprografia, salas de becas, sala de espera para os
motoristas e sanitários, além da garagem coberta.
O primeiro e o segundo pavimentos são uniformemente divididos em gabinetes
para desembargadores, salas administrativas e pelos sanitários. O primeiro pavimento
possui oito gabinetes com área aproximada de 140 m² cada. O segundo pavimento
possui quatro gabinetes maiores com área aproximada de 245 m². Os gabinetes são
ocupados em média por um desembargador e dez assessores.
Os gabinetes estão simetricamente distribuídos em duas partes, sendo metade
voltada para a orientação Nordeste e a outra metade para Sudoeste. A ligação entre as
partes se faz por um salão central, denominado de Átrio. No segundo pavimento a
ligação entre as duas partes é por meio de passarelas que cruzam os dois lados da
edificação.
A forma do edifício é trapeizodal com planta retangular. As fachadas
principais, orientadas a Sudoeste e Nordeste, inclinadas a 68°, são compostas por
estruturas de alumínio com painéis fixos e janelas basculantes revestidas por lâminas
de vidros reflexivos de 6 mm na cor azul.
No centro das fachadas principais estão localizados os dois acessos principais
construídos em alvenaria revestida por cerâmicas pretas, como ilustra a Figura 30.
63
Figura 30- Fachada Sudoeste da Corte
Fonte: Arquivo pessoal
As fachadas laterais, orientadas a Leste e Oeste, são de alvenaria de tijolos de
uma vez, revestidas por cerâmicas brancas. No centro dessas fachadas existem
aberturas laterais recuadas e protegidas por brises horizontais de alumínio marrom,
como ilustrada na Figura 31.
Brises
Figura 31- Fachada Oeste da Corte
Fonte: Arquivo pessoal
A cobertura da edificação é composta por uma laje coberta por telhas de fibrocimento, e no centro há um domus de vidro laminado incolor de 6 mm, conforme
mostra a Figura 32. Este domus ocupa uma área de aproximadamente 200 m2 da
cobertura do ambiente, o correspondente a 33% da área total de cobertura do Átrio.
64
Figura 32- Vista interna do domus do Átrio
Fonte: Arquivo Pessoal
O salão central, denominado de Átrio, ilustrado na Figura 33, é um ambiente de
curta permanência e normalmente utilizado somente como circulação. Como o
espaço é amplo, com área de 603,22 m², eventualmente é utilizado para a realização
de eventos.
Figura 33- Vista interna do Átrio
Fonte: Arquivo Pessoal
O Átrio é um ambiente ventilado naturalmente através da passagem de ar pelos
brises metálicos, localizados nas fachadas Leste e Oeste. Vale ressaltar que o projeto
original previa um sistema auxiliar para a exaustão do ar quente do ambiente. Esse
sistema era constituído por dutos, destacados na Figura 34, localizados junto ao
domus. Todavia, de acordo com as informações fornecidas pelos técnicos do TRT,
65
esse sistema de exaustão não chegou a ser colocado em operação, por motivos que
não foram explicados.
Dutos
Figura 34- Vista interna dos dutos de exaustão
Fonte: Arquivo pessoal
O sistema de condicionamento de ar que atende a todo o complexo do TRT é
do tipo chiller, com duas unidades resfriadoras de líquido com condensação a ar, de
capacidade de 700 TR.
Da potência total instalada para o sistema de ar condicionado, 15 TR destinamse para o gabinete em estudo e o adjacente. O fan-coil deste sistema está instalado no
sub-solo da Corte, conforme ilustra a Figura 35.
Figura 35- Fain-Coil de 15 TR
Fonte: Arquivo pessoal
66
Reforça-se que, apesar dos ambientes possuírem janelas basculantes que
permitem a ventilação natural, todos os gabinetes foram projetados para serem
condicionados artificialmente. A distribuição do ar nas salas se dá por insuflamento
do ar através do piso elevado, com difusores de piso retangulares próximos às janelas
e na periferia das salas, e com difusores circulares na área central, ilustrados na
Figura 36 e Figura 37.
Figura 36- Difusores de piso retangular
Fonte: Arquivo pessoal
Figura 37- Difusores de piso circular
Fonte: Arquivo Pessoal
Complementarmente ao sistema de ar central, as salas com percentuais maiores
de vidro recebem um complemento no condicionamento de ar com a instalação de
um aparelho de ar de teto, com potência de 34.000 BTUs , ilustrado na Figura 38.
67
Figura 38- Ar condicionado instalado no forro da Sala 1
Fonte: Arquivo pessoal
Os principais materiais de acabamento dos gabinetes são: piso de granito na cor
cinza, paredes divisórias internas de gesso acartonado pintadas na cor branca. Todos
os gabinetes possuem laje e forro de alumínio microperfurado na cor branca.
O Átrio possui piso cerâmico de cor clara e as paredes são pintadas na cor
branca. A cobertura é composta por três tipos de material, uma parte pelo vidro
laminado incolor, outra pela laje de cobertura e no primeiro pavimento as passarelas
de ligação são forradas com forro do tipo colméia de PVC de cor escura.
Todos os ambientes fechados com painéis de vidro possuem proteção interna
com persianas do tipo de enrolar confeccionadas com material conhecido como tela
solar. Estas persianas foram instaladas posteriormente à ocupação do prédio como
instrumentos paliativos para a redução da carga térmica no ambiente, mas que, por
outro lado, reduzem o aproveitamento da luz natural.
O sistema de iluminação instalado nos gabinetes é composto por luminárias de
embutir na cor branca, para duas lâmpadas fluorescentes e dotadas de reatores
eletrônicos. As luminárias são de alumínio polido com aletas refletoras. No Átrio, a
iluminação artificial é composta por quatro pares de refletores instalados próximos
aos vidros da cobertura. Estes refletores permanecem desligados durante todo o
expediente de trabalho.
68
4.2
AMBIENTES MONITORADOS
Os ambientes disponibilizados para as medições de desempenho e conforto
térmico e luminoso foram as duas salas do gabinete com fachadas direcionadas para
as orientações Oeste e Sudoeste e o Átrio com fachadas orientadas a Leste e Oeste.
Todos os ambientes estão localizados no primeiro pavimento da edificação.
Os gabinetes do TRT são padronizados, ou seja, possuem a mesma planta para
todos os demais gabinetes. São compostos por duas salas, copa e banheiro. A sala
com área de 33,72 m², denominada de Sala 1, é de uso exclusivo do desembargador e
a outra sala, com área de 94,32 m², destinada para seus assessores, denominada Sala
2.
A partir da seleção desses ambientes e a locação dos equipamentos nesses
pontos foi possível avaliar a influência dos vidros localizados nas fachadas e no
domus da cobertura, quanto ao desempenho térmico e conforto ambiental.
A Figura 39 apresenta uma planta ilustrativa dos ambientes medidos e a
localização dos pontos onde foram instalados os equipamentos para a realização das
medições. As dimensões das cotas estão expressas em metros.
69
Figura 39- Planta ilustrativa do primeiro pavimento e dos ambientes monitorados
Observa-se que na Sala 1, onde foram posicionados os equipamentos no ponto
1, o ambiente possui somente uma fachada orientada a Sudoeste, fechada por vidro
laminado refletivo de cor azul e espessura de 6 mm. A área de vidro desta sala
corresponde aproximadamente 53% da sua área de piso e a proporção de vidro na
fachada, Window Wall Ratio (WWR), é de 98,50%.
Na Sala 2, os equipamentos foram posicionados no ponto 2, onde a influência
dos vidros das fachadas é menor que na Sala 1. Este ambiente possui três fachadas
expostas à radiação. A maior área exposta à radiação está voltada para a orientação
Oeste cujo material de fechamento é composto por alvenaria de uma vez revestida
por cerâmica branca. As outras duas fachadas orientadas a Sudoeste e Nordeste são
fechadas por vidros laminados refletivos, de cor azul e espessura de 6 mm, sendo que
a fachada orientada à Sudoeste é toda exposta a radiação solar, e a fachada orientada
à Nordeste não recebe radiação direta em nenhum período pois é sombreada pelo
avanço do piso do segundo pavimento e pela parede a Oeste que avança na lateral.
70
Neste ambiente a área de vidro exposta à radiação representa 11% da sua área total
de piso e a proporção de vidro na fachada, Window Wall Ratio (WWR), é de 21,37%.
O Átrio possui uma cobertura de vidro laminado 6 mm incolor de
aproximadamente 33% da sua área de piso. Na fachada orientada para o Leste, há
uma abertura fechada por vidro laminado refletivo azul de 6 mm e brises de alumínio
marrom. Na fachada Oeste o fechamento é todo por brises de alumínio na cor
marrom.
4.3
INSTRUMENTOS
Para que fosse possível executar as medições das variáveis ambientais
utilizaram-se dois tipos de instrumentos. O primeiro destinado às medições das
temperaturas e umidade, e o segundo para as medições dos níveis de iluminância dos
ambientes.
4.3.1 Termo-higrômetro
Os equipamentos utilizados para a obtenção das variáveis ambientais internas e
externas, como temperatura do ar, umidade e temperatura radiante foram obtidas
através de cinco termo-higrômetros com data logger, do fabricante ICEL, modelo
HT 4000, ilustrado na Figura 40.
Figura 40- Termo-higrômetro HT 4000
Fonte: Arquivo pessoal
71
O termo-higrômetro HT 4000 atua no intervalo de temperatura de – 40°C a +
70°C, com precisão de ± 1,0°C, e de 0% a 100% para umidade de operação, com
precisão de ± 3,0%.
Antes do início das medições os cinco termo-higrômetros foram calibrados e
submetidos a um teste de aferição para a identificação, se fosse o caso, de possíveis
erros ou diferenças nas medições de cada equipamento. Na realização do teste, os
termo-higrômetros foram numerados e configurados para adquirirem os sinais de
temperatura do ar e umidade a cada 30 segundos. Os dispositivos foram colocados
dentro de uma caixa térmica parcialmente tampada durante um período de uma hora.
Os dados obtidos foram analisados estatisticamente e avaliados através do cálculo
das variâncias. Os resultados mostraram-se satisfatórios e dentro dos limites de
precisão fornecidos pelo fabricante.
Nas medições das variáveis ambientais, os termo-higrômetros foram instalados
dentro e fora da edificação, protegidos por “abrigos”, cuja finalidade foi de evitar a
influência de radiações diretas que poderiam comprometer os experimentos.
Externamente foi utilizado um termo-higrômetro que foi protegido por um
abrigo metrológico confeccionado artesanalmente com pratos plásticos, preso num
suporte metálico e fixado embaixo da laje do primeiro pavimento, ilustrado na Figura
41.
Figura 41- Abrigo externo
Fonte: Arquivo pessoal
72
Dos quatro termo-higrômetros restantes, utilizados nas medições internas da
edificação, dois destinaram-se ao registro da temperatura e umidade do ar e os outros
dois foram inseridos dentro de globos negros para a obtenção das temperaturas de
globo.
É interessante ressaltar que devido à indisponibilidade de termômetros de
globo padrão optou-se pela confecção de globos negros alternativos como uma
maneira econômica de viabilizar as medições das temperaturas de globo. Para a
confecção dos globos alternativos foram consultados artigos publicados por alguns
pesquisadores como Barbosa et al. (2008), Navarine et al. (2007) e Souza et al.
(2002) que realizaram ensaios desta natureza e obtiveram resultados confiáveis, com
instrumentos como estes, associados a variados tipos de sensores.
Os globos alternativos foram confeccionados pela própria mestranda, e foram
construídos a partir de esferas ocas com diâmetro de 12 cm utilizadas em decorações
natalinas. As esferas foram recortadas em uma das faces para adaptação de bocais
rosqueáveis e posteriormente pintados externamente com tinta spray na cor preta
fosca, como mostra a Figura 42. No interior dos globos foram inseridos os sensores
HT-4000 com data logger, utilizados pela medição e registro dos sinais.
Figura 42- Termômetro de globo alternativo
Fonte: Arquivo pessoal
Com
o
objetivo
de
comprovar
a
confiabilidade
dos
instrumentos
confeccionados, realizaram-se diversos ensaios em laboratório, cujos resultados
obtidos e confrontados com outros obtidos por instrumentos padrão, mostraram-se
bastante próximos, fato que atestou a sua acertada operação. A avaliação destes
“termômetros de globo” e os resultados alcançados nos ensaios foram submetidos e
73
aceitos para apresentação num congresso da área, cujo artigo final tem por titulo:
Proposta alternativa de globo negro para obtenção de temperatura radiante em
ambientes internos (OMAR
et al., 2010). Os procedimentos experimentais
realizados destinados a comprovar a eficácia dos globos alternativos encontram-se
descritos no Apêndice A.
Nas medições da temperatura do ar no interior da edificação, seguiu-se a
recomendação da norma internacional ISO 7726 (1996, p. 17) que recomenda a
proteção dos sensores a fim de evitar a interferência das radiações próximas a eles.
Para a seleção da barreira mais adequada ao tipo de medição a ser realizada, optou-se
por confeccionar a barreira recomendada por Barbosa et al. (2007), ilustrada na
Figura 43. Este e outros tipos de proteções foram testados pelos pesquisadores
mencionados, cujos resultados permitiram concluir que os abrigos cilíndricos
confeccionados com garrafas PET, com aberturas nas superfícies inferiores e
superiores para a ventilação e revestidos com alumínio foram os que obtiveram
melhores resultados na presença de radiações de ondas curtas, sendo, portanto os
mais recomendados.
Figura 43- Barreira interna
Fonte: Arquivo pessoal
74
4.3.2 Luxímetro
O equipamento para a obtenção das iluminâncias foi um luxímetro digital, do
fabricante ICEL, modelo LD 510, com fotocélula de silício e filtro, e precisão que
varia de ± 3% a 5%, Figura 44.
Figura 44- Luxímetro digital LD 510
Fonte: Arquivo pessoal
4.4
MÉTODOS PARA A AVALIAÇÃO DA EDIFICAÇÃO
A metodologia adotada foi dividida em duas partes. A primeira parte explica os
métodos utilizados para avaliação do desempenho e conforto térmico, e a segunda
aborda os métodos utilizados para a avaliação luminosa.
4.4.1 Métodos para avaliação do desempenho e conforto térmico
A avaliação do desempenho térmico da edificação foi efetivada utilizando
métodos de medições in loco, levantamento de dados sobre materiais, construtivos,
ocupação, sistemas de ar condicionado, iluminação e equipamentos para a avaliação
do consumo energético da edificação e simulações computacionais para a avaliação
da carga térmica nos ambientes medidos.
75
4.4.1.1 Método para medições in loco
As medições in loco foram realizadas para a caracterização do comportamento
térmico e do nível de conforto térmico proporcionado pela edificação. Foram
realizadas medições das seguintes variáveis ambientais: temperaturas do ar,
temperatura de globo e umidade. Para tanto, adotou-se um período de monitoramento
contínuo de 20 dias em dois períodos: na estação de verão e de inverno, em três
ambientes internos e externamente à edificação. A metodologia adotada para a
execução das medições foram as propostas pela NBR 15575/2008, Edifícios
habitacionais de até cinco pavimentos – Desempenho.
Vale salientar, que devido à limitação do número de equipamentos disponíveis,
nas medições de temperaturas e umidade, tanto na estação de verão como na estação
de inverno, não foi possível realizar o monitoramento simultaneamente nos três
ambientes internos (Sala 1, Sala 2 e Átrio) e o exterior. Dessa forma, as medições
foram realizadas por dez dias consecutivos nas duas salas do gabinete, Sala 1 e Sala
2, e posteriormente por mais dez dias consecutivos no Átrio.
O monitoramento ambiental foi realizado internamente e externamente à
edificação. Nos ambientes internos Sala 1 e Sala 2 as medições ocorreram em duas
situações: com e sem a influência do ar condicionado. No Átrio, as medições
ocorreram nas condições ambientais normais no qual se encontra o ambiente,
portanto sem nenhum tipo de refrigerado artificial.
As medições ocorreram nas duas estações que caracterizam dois principais
períodos, quente úmido no verão e quente seco no inverno:
 Verão: 09 de fevereiro a 28 de fevereiro de 2010;
 Inverno: 24 de junho a 15 de julho de 2010.
Após executadas as medições, iniciaram-se com as seleções dos dias típicos,
através das análises das temperaturas externas medidas nas duas estações, verão e
inverno. Para cada estação foram selecionados três dias consecutivos com
características semelhantes, procedendo-se análise do desempenho térmico no
terceiro dia.
Conforme
explicitado
anteriormente,
devido
à
indisponibilidade
de
equipamentos, foram definidos dois dias típicos de projeto para cada estação. O
76
primeiro para as medições nas salas dos gabinetes, Sala 1 e Sala 2, e o segundo para
as medições no Átrio.
Os termo-higrômetros foram configurados para medições a cada 30 minutos.
Internamente obtiveram-se os dados das temperaturas do ar (TBS), umidades e
temperaturas de globo (Tg). Externamente foram medidas as temperaturas do ar
(TBS) e as umidades.
Para a realização das medições tomou-se por base as recomendações da norma
ISO 7726/1996 no posicionamento dos equipamentos. Procurou-se posicionar os
instrumentos centralizados nos ambientes a 1,10 m de altura do piso. A Figura 45
ilustra os pontos onde foram posicionados os equipamentos.
Figura 45- Posicionamento dos equipamentos na Sala 1 e Sala 2
No Átrio, os equipamentos foram posicionados a 4,50 m de altura no piso do
primeiro pavimento, dentro de uma floreira suspensa de vidro, deslocada 3,00 m do
centro do ambiente. A escolha deste local deveu-se à facilidade de acesso para a
instalação e também para a segurança dos equipamentos, uma vez que se trata de um
local de circulação de pessoas.
Externamente o termo-higrômetro foi posicionado embaixo da laje da Sala 1 e
inserido no interior de um abrigo externo. Por motivo de segurança o abrigo com o
termo-higrômetro não pôde ser exposto no jardim.
77
A Figura 46 ilustra o posicionamento dos equipamentos em seus respectivos
ambientes de medição.
Figura 46- Posicionamento dos equipamentos na Corte
Durante o período de medições, no gabinete sob estudo, as salas permaneceram
totalmente desocupadas com as luzes desligadas e nenhum equipamento foi ligado,
exceto o condicionador de ar central nos dias de expediente. É importante registrar
que por um período de vinte e quatro meses, os servidores ocupavam outro espaço na
Corte. Devido a esta situação, não foi possível aplicar questionários sobre as
condições de conforto, até porque as respostas não seriam condizentes com a
realidade, devido ao tempo já transcorrido.
Entretanto, de maneira a colher informações sobre as condições ambientais,
foram feitas entrevistas com os engenheiros e técnicos responsáveis pela manutenção
dos prédios do judiciário. Este levantamento, adicionado às reclamações dos
funcionários, atestam que, de fato, as condições de conforto térmico encontram-se
aquém do ideal.
78
No período de medições no Átrio não houve nenhum registro de ocorrência de
eventos excepcionais, portanto este ambiente serviu apenas como circulação para os
funcionários do tribunal.
4.4.1.2
Método para avaliação do consumo energético
A medição de energia elétrica dos edifícios que compõem o complexo do TRT
é feita de forma conjunta. Esta característica dificultou a determinação do consumo
energético da Corte de forma isolada. Para a identificação do consumo energético
desse prédio, realizou-se o levantamento dos principais equipamentos e sistemas
elétricos implantados, tais como ar condicionado e iluminação, considerando-se as
potências nominais das lâmpadas e reatores utilizadas, do fan-coil, além de
equipamentos como computadores, impressoras, eletrodomésticos e elevadores.
No cálculo do consumo energético dos gabinetes e outros setores
administrativos da Corte, foi considerado o tempo de utilização de 6 horas e 22 dias
mensais. Este tempo corresponde ao horário de expediente da Corte, de segunda-feira
à sexta-feira, das 7h30min às 14h30min. Para os ambientes de uso mais esporádico,
como os três auditórios, sala de som, sala de becas e outros, o tempo de uso mensal
foi estimado considerando-se um tempo de uso parcial do ambiente, conforme são
devidamente especificados no espaço reservado para apresentação dos resultados. As
informações sobre o uso desses ambientes foram obtidas através de entrevistas com
os técnicos da instituição.
Os dados sobre as potências instaladas do sistema de condicionamento de ar do
tipo fan coil, foram retirados do projeto de ar condicionado. Para os demais aparelhos
do tipo split utilizaram-se as informações constantes nos catálogos dos fabricantes.
A estimativa do consumo energético do elevador foi obtida através do software
simulação do fabricante OTIS, disponível no site próprio (OTIS, 2010).
O conjunto de iluminação mais aplicado em toda a edificação, composto por
duas lâmpadas de TL5 de 28 Watts e reator eletrônico ECO-Master da Philips foi
analisado segundo a potencia do conjunto e reator do catalogo do fabricante
(PHILIPS, 2010).
79
As potências nominais de outros equipamentos, adotados no cálculo do
consumo energético da Corte, foram retirados da ASHRAE Handbook of
Fundamentals (2009, p. 18).
Concluído o levantamento, montou-se uma planilha por categoria (iluminação,
ar condicionado e equipamentos) para compor o consumo energético total para a
Corte.
4.4.1.3 Método para avaliação da carga térmica
Para a avaliação da carga térmica da edificação e a influência do vidro no
consumo energético, foram realizadas simulações computacionais com o software
DesignBuilder 2.3.5, disponibilizado pelo GPTAA – Grupo de Pesquisa e Tecnologia
de Arquitetura Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso. Este software foi
escolhido, dentre outras vantagens, porque é compatível com algoritmos do
EnergyPlus 6.0, e ainda oferece uma interface mais “amigável” para a modelagem
gráfica, inserção de dados, relatórios e gráficos de saídas. Vale ressaltar, que o
EnergyPlus é um programa computacional desenvolvido pelo Departamento de
Energia dos Estados Unidos e aceito mundialmente pela comunidade científica como
uma ferramenta de simulação energética de sistemas de aquecimento, iluminação e
ventilação em edificações.
Para possibilitar simulações com o software DesignBuilder é necessário
respeitar uma determinada sequência, conforme ilustra a Figura 47 .
80
Figura 47- Etapas utilizadas nos trabalhos de simulação
O DesignBuilder foi configurado com dados do arquivo climático da cidade de
Cuiabá, BRA_Cuiaba_Marechal.Ron.833620.epw, disponível no site do SWERA
(SWERA, 2010).
O modelo 3D, ilustrado na Figura 48, possui dimensões idênticas às da planta
de arquitetura original, contudo, foram adotadas algumas simplificações, como por
exemplo, desconsiderar a inclinação da cobertura, as trocas de calor entre o piso
térreo e o piso superior, e entre o gabinete em estudo e o gabinete adjacente, uma vez
que estas medidas têm pouca influência nos resultados procurados. No Átrio,
desconsideraram-se as trocas térmicas pelas paredes orientadas a Nordeste e a
udoeste, por radiação direta, uma vez que existem gabinetes que “isolam” o
ambiente em estudo nas direções mencionadas. Apesar disso, tais simplificações não
comprometeram os estudos de desempenho térmico, tendo sim melhorado o tempo
de processamento do programa.
81
Figura 48- Modelo tridimensional do TRT
Nos estudos foi modelada toda a edificação do TRT, porém foram simulados e
analisados apenas os ambientes em que foram realizadas medições in loco, a Sala 1,
Sala 2 e Átrio.
No layout interno do gabinete, Figura 49 desconsiderou-se as áreas dos
banheiros e copa pertencentes ao gabinete em estudo. De maneia a possibilitar a
avaliação de cada zona individualmente, a Sala 2 foi dividida “virtualmente” em três
zonas.
Figura 49- Desenho ilustrativo da planta baixa do gabinete
82
Definido o período de funcionamento dos distintos equipamentos, criou-se uma
agenda de ocupação e funcionamento dos equipamentos e iluminação. O schedule,
como é chamado este agendamento, foi definido para o horário de trabalho da
instituição, das 7h30min até às 14h30min, de segunda à sexta feira.
As propriedades térmicas dos materiais considerados neste estudo são: a
condutividade térmica (λ), a densidade de massa aparente do material (ρ), o calor
específico (c) e a espessura de cada camada. Os valores foram retirados da norma
NBR 15220-2/2005, da ASHRAE (2009, p. 33.1), catálogo da Saint-Gobain (2010) e
da biblioteca de materiais e componentes construtivos brasileiros para simulações no
VisualDoe 3.1 editada pelo LaBEEE (ORDENES et al., 2003).
As propriedades dos vidros que compõem as fachadas e cobertura do domus do
Átrio estão apresentadas na Tabela 11.
Tabela 11- Características dos vidros da fachada e do domus
Tipo de vidro
FS
Coef.
Somb.
TB 130 Lam. ref. azul 6 mm
0,37
0,42
ST 150 Lam. incolor 6 mm
0,56
0,92
Fonte: Saint Gobain Glass - SGG Cool-Lite
U
(W/m².K)
5,1
5,7
Fator
Luminoso
TI
TUV
(%)
(%)
30
11
51
29
TE
(%)
23
45
Fator
Energético
RE
(%)
17
14
AE
(%)
63
40
Em que:
TI = Porcentagem do fluxo luminoso transmitido diretamente pelo
vidro;
TUV = Porcentagem do fluxo luminoso de raio UV transmitido
diretamente pelo vidro;
TE = Porcentagem do fluxo de energia transmitida diretamente pelo
vidro;
RE = Porcentagem de energia refletida pelo vidro;
AE = Porcentagem do fluxo de energia transmitida diretamente pelo
vidro.
Para o fechamento opaco, representado pelas paredes da envoltória,
considerou-se a alvenaria de fechamento composta pelos materiais: revestimento
83
cerâmico com espessura de 1,0 cm, argamassa de assentamento de 1,0 cm, reboco e
chapisco de 2,5 cm em cada lado, tijolo cerâmico de seis furos redondos com
dimensões de 10 x 15 x 20 cm, assentados na dimensão de 15 cm. Todas as camadas
somadas totalizaram um painel de fechamento de espessura total da parede de 22 cm.
As propriedades dos materiais opacos estão descritos na Tabela 12.
Tabela 12- Propriedades dos materiais opacos
Material
Espessura
Condutividade térmica
e (m)
λ (W/m.K)
Lajota cerâmica
0,01
0,82
Argamassa
0,01
1,15
Reboco
0,025
1,15
Tijolo
0,15
0,90
Reboco
0,025
1,15
Fonte: Ordenes et al. (2003)
Massa aparente
ρ (kg/m3)
1900
2000
2000
1600
2000
Calor específico
c (kJ/kg. K)
0,92
1,00
1,00
0,92
1,00
Para os brises de alumínio, considerou-se um espaçamento de 2 cm entre as
lâminas de alumínio e λ = 230 W/m K.
Concluídos os primeiros passos da modelagem e inserção das características
dos materiais construtivos, cargas térmicas e schedules, procedeu-se a primeira
simulação para a avaliação do modelo. Para tanto, utilizaram-se como referência os
dados das temperaturas do ar interna e externa, medidos in loco no período do verão
para a Sala 1 e Átrio.
Para realização do estudo paramétrico preliminar e a calibração do modelo,
buscou-se no banco de dados do arquivo climático, um dia do mês de fevereiro e um
do mês de março, que tivessem as temperaturas do ar semelhantes aos dias 16 de
fevereiro e 25 de março, datas em que foi feita a avaliação sob o ponto de vista de
desempenho térmico, para a Sala 1 e o Átrio. Tendo em vista que os registros do
arquivo climático nas datas acima especificadas apresentavam comportamento de
temperatura diferente dos dias medidos, optou-se em adotar os dias 24 de fevereiro e
13 de março, por se apresentarem adequados para fins de comparação com os dados
alcançados neste trabalho.
84
4.4.1.4
Método para avaliação do conforto térmico
Para a avaliação do conforto térmico dos ambientes determinou-se o índice de
conforto PMV e PPD para cada ambiente, segundo a norma ISO 7730/2005.
Para as variáveis pessoais como atividade metabólica foi adotado o valor de 70
2
W/m , indicado para atividades de escritório. Para vestimenta foram adotados dois
valores de 1,00 clo para o ocupante da Sala 1, e 0,70 clo para os demais ambientes.
Esta diferença se justifica pelo fato de os ocupantes da Sala 2 terem mais liberdade
na escolha de seus trajes, enquanto que os desembargadores, que ocupam ambientes
semelhantes à Sala 1, têm o terno como vestimenta padrão.
As variáveis ambientais: temperatura do ar, temperatura de globo e umidade
foram medidas in loco, por meio de termo-higrômetros datalogger e termômetros de
globo instalados conforme o posicionamento exposto anteriormente. Por se tratar de
um ambiente de escritório sem influência da ventilação externa, a velocidade do ar
no interior do ambiente foi considerada quase nula, de 0,1 m/s, para efeito de cálculo
do PMV.
As temperaturas radiantes médias (Trdmed) foram obtidas através das medições
das temperaturas de globo, calculadas pela na Equação 8 (ISO 7726/1996).
(Eq.8)
Em que:
Trdmed = Temperatura radiante média, em K ou °C;
Tg = Temperatura de globo, em K ou °C;
Ta = Temperatura do ar, em K ou °C;
hcg = Coeficiente de transferência de calor por convecção,em W/m2 K;
Ԑg = Emissividade do globo negro (adimensional);
σ = Constante de Stefan-Boltzman = 5,67 x 10-8 W/m2 K4.
Sendo que:
Em casos de convecção natural, hcg é expresso na Eq.9.
85
(Eq.9)
Em que:
D = Diâmetro do globo, em metros;
Va = Velocidade do ar ao nível do globo, em m/s;
ΔT = Ta - Tg.
Os índices PMV (Predicted Mean Vote) e PPD (Predicted Percetage
Dissatisfied) foram calculados considerando-se o horário comercial, ou seja, no
período das 8h00min às 18h00min horas do dia. Para a determinação do PMV e PPD
foi utilizado o software Analysis 1.5, desenvolvido pelo Laboratório de Meios
Porosos e Propriedades Termofísicas dos Materiais, da Universidade Federal de
Santa Catarina.
Os valores obtidos foram confrontados com os recomendados pela ISO
7730/2005, norma que estabelece que para considerar-se um ambiente termicamente
aceitável, pelo menos 90% dos ocupantes devem estar satisfeitos. Para tanto, o PMV
esteja compreendido no intervalo de - 0,50 < PMV < + 0,50.
Os índices PMV e PPD foram determinados para duas situações. A primeira
sem a influência do ar condicionado e a segunda com o sistema de refrigeração
funcionando. Através destes resultados pôde-se avaliar o conforto térmico para o
ambientes com e sem a climatização.
4.4.2 Métodos para avaliação luminosa
As medições para a verificação dos níveis das iluminâncias referentes à
disponibilidade de luz natural, coeficiente de luz diurna (CDL) nos ambientes, Sala
1, Sala 2 e Átrio ocorreram em conformidade com as recomendações constantes na
NBR 15215-4 – Parte 4: Verificação experimental das condições de iluminação
interna de edificações – Método de medição. O dia escolhido para a medição foi
próximo ao Dia Típico de Projeto, indicado por Scarazzato (1995) apud Viana e
Gonçalves (2007, p. 121) para a cidade de Cuiabá.
86
Na determinação da contribuição da iluminação natural recebida no interior dos
ambientes, utilizou-se o conceito de Coeficiente de Luz Diurna (CLD), que expressa
a razão entre a iluminação natural num determinado ponto num plano horizontal
interno e a disponibilidade da luz externa. A Equação 10 expressa esta relação.
(Eq.10)
Sendo:
Ep = Iluminância em um ponto interno, em lux;
Ee = Iluminância em um plano externo horizontal desobstruído, em
lux.
Para a determinação do nível de iluminância nos ambientes, levou-se em
consideração num primeiro momento, apenas aquela proveniente da luz solar. Numa
segunda avaliação, a medição focou tão somente a luz artificial. Esta metodologia
teve por objetivo aferir o grau de economia que seria alcançado caso a parcela
natural fosse devidamente aproveitada.
A avaliação do nível de iluminamento foi pautada nas prescrições contidas na
norma NBR 5413/1992: Iluminância de interiores. Dadas às funções diferenciadas
dos ambientes estudados, igualmente diversificados são os níveis de iluminamento
recomendados. Na Sala 1 e Sala 2 considerou-se como referência a iluminância
média de 750 lux. Este valor, segundo a referida norma, representa a Classe B de
iluminâncias que varia de 500 lux a 1000 lux conforme o tipo de tarefa visual
desempenhada no ambiente. Para adotar-se o valor de 750 lux considerou-se a idade
(40 a 55 anos), a velocidade e precisão (importante) e a refletância do fundo da tarefa
(superior a 70%). Para o Átrio, tratando-se de utilização não contínua e sem
importância e velocidade de precisão, estabeleceu-se o valor de 100 lux como
iluminância média.
Para a determinação da quantidade do número de pontos e o correspondente
traçado da malha, foi necessário efetuar o cálculo do Índice K do local, dado pela
Equação 11 (NBR 15215-4/2005):
87
(Eq. 11)
Sendo:
L = Largura do ambiente, em metros;
C = Comprimento do ambiente, em metros;
Hm = Distância vertical entre a superfície de trabalho e o topo da
janela, em metros.
A Figura 50 e Figura 51 ilustram o traçado da malha que foi utilizado nas
medições das iluminâncias na Sala 1, Sala 2 e o Átrio.
Figura 50- Malha de pontos para as Sala 1 e Sala 2
88
Figura 51- Malha de pontos para o Átrio
O contraste de luminância (C) foi obtido através das diferenças de luminâncias,
expresso na Equação 11 (PEREIRA; SOUZA, 2005):
(Eq.11)
Em que:
Lmaior = Luminância maior, em cd/m²;
Lmenor = Luminância menor, em cd/m².
O cálculo da luminância interna (L) foi efetuado através da relação entre o
coeficiente de reflexão da superfície (ρ) e a iluminância (E) medida naquele ponto,
expressa na Equação 12 (VIANA; GONÇALVES, 2007):
(Eq.12)
Em que:
ρ = Coeficiente de reflexão;
E = Iluminância sobre a superfície, em lux.
89
As refletâncias médias internas (ρ) para cada ambiente foram calculadas
através das médias aritméticas das refletâncias, obtidas utilizando-se o método do
papel branco. A fotocélula do luxímetro foi mantida voltada para a superfície do
plano de trabalho, afastada aproximadamente 10 cm. Mediu-se a iluminância
refletida neste ponto e em seguida a iluminância refletida pela mesma superfície
coberta com uma folha de papel branco e mediu-se novamente.
Admitiu-se a
refletância do papel branco de 90%. A refletância da superfície foi determinada
através de uma proporção, dada pela Equação 13 (GHISI; LAMBERTS, 1998):
(Eq.13)
Em que:
ρsup = Refletância da superfície;
Esup = Iluminância refletida pela superfície, em lux;
Epb = Iluminância refletida pela superfície com papel branco, em lux.
As medições das iluminâncias nos ambientes internos para a avaliação da
contribuição da iluminação natural foram realizadas no dia 4 de março de 2010, um
dia de verão, em quatro horários distintos: 9h00min, 11h00min, 13h00min e
15h00min.
A medição das iluminâncias resultantes da iluminação artificial ocorreu uma
única vez no dia 4 de março de 2010, com as persianas baixadas para impedir a
contribuição da luz natural no ambiente. Adicionalmente, tomou-se a precaução de
realizar as medições ao final do dia, de maneira a reduzir ao máximo a influência de
fontes de luz externas, seja natural ou artificial.
De modo a padronizar as condições das medições, a altura do luxímetro foi de
75 cm sobre o piso. Para tanto, utilizou-se um apoio confeccionado com tubo de
PVC e uma lata de leite em pó, como base preenchida com argamassa para dar
estabilidade ao conjunto, conforme ilustra a Figura 52 e Figura 53.
90
Figura 52- Medição de iluminâncias no Átrio
Figura 53- Medição de iluminância na Sala 2
O início do monitoramento para avaliar a influência da iluminação artificial e
natural deu-se com o traçado de uma malha de pontos necessários para a verificação
do nível de iluminação, segundo a recomendação da NBR 15215-4/2005.
Seguindo a mesma metodologia, os dados dos níveis de iluminação, obtidos
com as medições, foram comparados com índices propostos para esta grandeza para
ambientes de escritórios, conforme norma NBR 5413/1992.
Dadas às funções diferenciadas para os ambientes estudados, igualmente
diversificados são os níveis de iluminamento recomendados. Na Sala 1 e Sala 2
considerou-se como referência a iluminância média de 750 lux, que leva em
consideração a idade (40 a 55 anos), a velocidade e precisão da tarefa (importante) e
a refletância do fundo da tarefa (superior a 70%).
Para o Átrio, tratando-se de utilização não contínua e sem importância e
velocidade de precisão, estabeleceu-se o valor de 100 lux como iluminância média.
Vale ressaltar que os níveis de iluminâncias desejáveis, devido tanto à contribuição
natural como artificial, podem ficar comprometidos por fatores outros, tais como: a
distribuição espacial e a relação de luminâncias. Esses fatores podem ocasionar
perturbações visuais traduzidos na forma de contrastes e ofuscamentos.
91
5
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados e análises apresentados neste capítulo são abordados conforme
dois focos principais, o térmico e o luminoso. Inicia-se com as avaliações sob o
ponto de vista de desempenho e conforto térmico e na sequência a avaliação do
conforto luminoso para cada ambiente medido.
5.1
RESULTADOS E DISCUSSÕES SOB O PONTO DE VISTA TÉRMICO
Os ambientes monitorados possuem características arquitetônicas diferentes e,
em consequência, apresentaram também comportamentos térmicos distintos. Tais
comportamentos de desempenho e conforto térmico podem ser observados a partir
dos resultados obtidos com o monitoramento das variáveis ambientais internas e
externas durante o período pré-estabelecido e com a análise do consumo energético
da edificação, tendo o vidro como principal material de fechamento da envoltória da
edificação.
5.1.1 Desempenho térmico por medição in loco
Os resultados obtidos segundo a metodologia adotada para as medições da
norma NBR 15575-1/2008, estão divididos por estação de verão e inverno e por
ambientes, Salas 1, Sala 2 e Átrio.
5.1.1.1 Medição de verão

Sala 1 e Sala 2
No período de verão, as medições tiveram início no dia 9 de fevereiro de 2010
e se estenderam até 18 de fevereiro do mesmo ano, em virtude do feriado de
Carnaval, quando não haveria expediente.
As temperaturas máximas, mínimas, médias, amplitudes térmicas diárias e
umidades do ar externas, medidas no período estão ilustradas na Figura 54.
92
36,0
100
90
34,0
Temperatura (°C)
70
60
30,0
50
28,0
40
30
26,0
Umidade do ar (%)
80
32,0
20
24,0
5,8
2,4
2,3
10/2
11/2
5,6
7,1
8
12/2
13/2
14/2
5,6
6,1
15/2
16/2
8,9
9,4
17/2
18/2
22,0
Amplitude
Tmed
Tmin
Tmax
Umidade
10
0
9/2
Dias de medições no verão
Figura 54- Gráfico de temperaturas e umidades do período de 9 à18 de fevereiro
Observa-se que no dia 9 de fevereiro, primeiro dia de medição, as temperaturas
externas encontravam-se elevadas, com máxima de 31,7°C e mínima de 25,9°C. Nos
dois dias seguintes, 10 e 11, devido às chuvas e à entrada de uma massa de ar frio,
verificou-se uma queda nas temperaturas e nas amplitudes térmicas, e elevação das
umidades, com máximas de 27,5°C e 26,3°C e mínimas de 25,1°C e 24,0°C
respectivamente.
A partir do dia 12 de fevereiro observa-se uma ascendência das temperaturas
com maior regularidade nas amplitudes entre as máximas as e mínimas. Os dias
seguintes, 14, 15 e 16 de fevereiro apresentaram temperaturas externas máximas
mais próximas entres si. As temperaturas máximas nesses dias atingiram 32,8°C,
30,0°C e 31,7°C, respectivamente.
Dessa forma, a Figura 55 apresenta a sequência dos três dias de medições,
tendo sido considerado para a avaliação o dia 16 de fevereiro de 2010.
93
35,0
Temperatura ( C )
33,0
31,0
29,0
27,0
25,0
23,0
0:00
6:00
12:00
18:00
16/02/2010
Tmax = 31,7 C
Tmin = 25,6 C
Tmed = 28, 05 C
Amplitude = 6,1 C
15/02/2010
Tmax = 31,0 C
Tmin = 24,4 C
Tmed = 26,29 C
Amplitude = 6,6 C
14/02/2010
Tmax = 32,8 C
Tmin = 24,8 C
T med = 27,82 C
Amplitude = 8,0 C
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
Tempo (horas)
Figura 55- : Dia típico de verão – Sala 1 e Sala 2
As temperaturas internas medidas na Sala 1 e Sala 2 e a temperatura medida
externamente no dia 16 de fevereiro de 2010, estão representados na Figura 56.
35,0
34,0
Temperatura ( C)
33,0
31,1
32,0
31,0
29,8
30,0
Exterior
29,0
28,1
28,0
Sala 1
Sala 2
27,0
26,0
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
25,0
Tempo (horas)
Figura 56- Desempenho das temperaturas externa e internas - Sala 1 e Sala 2
Observando os dados registrados das temperaturas máximas externas e internas
dos dois ambientes observa-se que a temperatura interna na Sala 2 atinge seu valor
máximo de 28,1°C coincidindo com a temperatura máxima externa de 31,7°C, às
14h30min. A diferença entre essas temperaturas é de 3,6°C.
94
Na Sala 1, a temperatura máxima interna de 30,1°C ocorre às 15h00min, ou
seja, 30 minutos após a temperatura máxima externa. A diferença entre essas
temperaturas máximas (externa e interna), no entanto é menor, da ordem de 1,6°C.
Constata-se, portanto, que o amortecimento térmico na Sala 2 é superior ao
obtido na Sala 1, contudo o atraso térmico, tempo transcorrido entre as variações
térmicas internas e externas na Sala 1 é de 30 minutos enquanto que na Sala 2 é nulo.
De posse dos dados das temperaturas internas e externas registradas ao longo
do dia calcularam-se as temperaturas médias e o desvio padrão para cada ambiente.
Os valores estão apresentados na Tabela 13:
Tabela 13- Temperatura média e desvio padrão no verão - Exterior, Sala1 e Sala2
Exterior
Sala 1
Sala 2
Temperatura média (°C)
28,05
28,26
27,44
Desvio padrão (°C)
1,84
0,98
0,48
Por meio dos dados obtidos, constata-se que a temperatura média diária da Sala
1 é superior à da Sala 2 em 0,82°C. A diferença entre as temperaturas média externa
e a temperatura média interna na Sala 1 é de -0,26ºC. O sinal negativo indica que a
Sala 1 encontra-se mais quente que o ambiente externo. Já a temperatura média
interna na Sala 2 apresenta-se 0,61°C inferior à temperatura média externa.
95

Átrio
O período de medição do verão iniciou no dia 19 de fevereiro de 2010 e se
estendeu até 28 de fevereiro do mesmo ano.
As temperaturas máximas, mínimas, médias, amplitudes térmicas diárias e
umidades do ar externas medidas no período estão ilustradas na Figura 57.
36,0
100
90
34,0
Temperatura (°C)
32,0
70
60
30,0
50
28,0
40
Umidade do ar (%)
80
30
26,0
Amplitude
Tmed
Tmin
Tmax
Umidade
20
24,0
9,5
8,2
6,6
20/2
21/2
10,6
8,9
7,0
6,9
8,0
24/2
25/2
26/2
5,3
4,6
27/2
28/2
22,0
10
0
19/2
22/2
23/2
Dias de medições no verão
Figura 57- Gráfico de temperaturas e umidades do período de 19 a 28 de fevereiro
Observa-se que os valores registrados para as temperaturas externas neste
período foram superiores àquelas do período analisado anteriormente. Os dias mais
chuvosos ocorreram mais espaçadamente, nos dias 21, 27 e 28. Esses fatores
contribuíram para que nos outros dias as amplitudes térmicas fossem mais regulares.
Neste período, os dias com amplitudes térmicas e temperaturas externas mais
aproximadas entre si foram os dias 23, 24 e 25 de fevereiro, cujas temperaturas
máximas aferidas foram 34,6°C, 34,7°C e 34,3°C, respectivamente.
Dessa maneira, o dia típico escolhido para a avaliação do desempenho térmico
do Átrio foi o dia 25 de fevereiro. A Figura 58 apresenta a sequência dos três dias de
medições e o dia selecionado para avaliação.
96
37,0
Temp eratur a ( C )
35,0
33,0
31,0
29,0
27,0
25,0
25/02/2010
Tmax = 34,3 C
Tmin = 27,4 C
Tmed = 29,8 C
Amplitude = 6,9 C
24/02/2010
Tmax = 34,7 C
Tmin = 27,7 C
Tmed = 31,1 C
Amplitude = 7,0 C
23/02/2010
Tmax = 34,6 C
Tmin = 25,7 C
Tmed = 30,1 C
Amplitude = 8,9 C
23,0
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
Tempo (horas)
0:00
6:00
12:00
18:00
Figura 58- Dia típico de verão - Átrio
As temperaturas medidas internamente no Átrio e externamente no dia 25 de
fevereiro de 2010, estão representadas na Figura 59, no gráfico de desempenho do
Átrio.
35,0
34,3
34,0
Temperatura (°C)
33,0
32,1
32,0
31,0
30,0
29,0
Exterior
28,0
Átrio
27,0
26,0
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
25,0
Tempo (horas)
Figura 59- Desempenho das temperaturas externa e interna – Átrio
Observando-se o gráfico anterior constata-se que a temperatura interna máxima
no Átrio atinge 32,1°C às 16h00min. O valor máximo registrado externamente foi de
34,3°C, o que ocorre às 15h00min. Esta diferença entre as temperaturas máximas,
interna e externa é de 2,2°C e o atraso térmico é de uma hora.
97
Apesar do amortecimento de 2,2°C e do atraso térmico de 1 hora, o gráfico de
desempenho térmico do Átrio mostra que, ao longo do dia, as diferenças das
variações térmicas entre o exterior e o interior são muito próximas em relação à
amplitude e ao atraso térmico. Após as 18h00min a temperatura interna no ambiente
passa a ser superior à externa.
A Tabela 14 apresenta as médias das temperaturas externas e internas do Átrio
calculadas com as temperaturas medidas no dia 25 de fevereiro. Os resultados
obtidos evidenciam uma diferença pouco significativa das temperaturas, cuja
variação térmica é da ordem de 0,29°C, considerado um valor baixo para
desempenho térmico de edificações.
Tabela 14- Temperatura média e desvio padrão no verão – Exterior e Átrio
Exterior
Átrio
Temperatura média (°C)
29,81
29,52
Desvio padrão(°C)
1,97
1,17
5.1.1.2 Medição de inverno

Sala 1 e Sala 2
No período de inverno, as medições tiveram início no dia 25 de junho de 2010
e se estenderam até 3 de julho do mesmo ano.
As temperaturas máximas, mínimas, médias, amplitudes térmicas diárias e
umidades do ar externas medidas no período estão ilustradas na Figura 60.
98
100
35,0
90
33,0
Temperatura (°C)
70
29,0
60
27,0
50
25,0
40
23,0
30
21,0
10,4
19,0
10,0
12,0
9,3
8,3
6,3
27/6
28/6
29/6
11,5
Umidade do ar (%)
80
31,0
20
10,0
9,6
17,0
Amplitude
Tmed
Tmin
Tmax
Umidade
10
0
25/6
26/6
30/6
1/7
2/7
3/7
Dias de medições no inverno
Figura 60- Gráfico de temperaturas e umidades do período de 25 de junho a 3 de julho
Observa-se que no dia 25 de junho, primeiro dia de medição no inverno, as
temperaturas externas encontravam-se elevadas, com máxima de 33,4°C e mínima de
23,01°C. Nos dois dias seguintes, 26 e 27, as temperaturas continuaram elevadas. No
período de 28 a 30, ocorreu a entrada de uma massa de ar frio, que influenciou a
queda nas temperaturas e nas amplitudes térmicas, e elevação das umidades, com
máximas que variaram de 28,9°C a 30,0°C e mínimas de 20,6°C a 18,0°C.
A partir do dia 1 de julho observa-se uma ascendência das temperaturas com
maior regularidade nas amplitudes entre as máximas e mínimas. Os dias seguintes, 2
e 3 de julho, apresentaram temperaturas externas máximas mais próximas entres si.
As temperaturas máximas nesses dias atingiram 32,6°C, 31,9°C e mínimas de 22,6°C
e 22,3°C, respectivamente.
Dessa forma, a Figura 61 apresenta a sequência dos três dias de medições,
tendo sido considerado para a avaliação o dia 27 de junho de 2010.
99
36,0
34,0
Temp eratura ( C )
32,0
30,0
28,0
26,0
24,0
27/06/2010
Tmax = 33,8 C
Tmin = 23,0 C
Tmed = 29,5 C
Amplitude = 9,3 C
26/06/2010
Tmax = 33,6 C
Tmin = 23,6 C
Tmed = 29,1 C
Amplitude = 10,0 C
25/06/2010
Tmax = 33,4 C
Tmin = 23,0 C
T med = 29,0 C
Amplitude =10,4 C
22,0
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
Tempo (horas)
Figura 61- Dia típico de inverno – Sala 1 e Sala 2
As temperaturas internas medidas nas Salas 1 e 2 e a temperatura medida
externamente no dia 26 de junho de 2010, estão representados na Figura 62.
35,0
34,0
33,8
Temperatura ( C)
33,0
32,0
31,0
30,0
29,0
Exterior
28,0
27,2
27,0
27,0
26,0
Sala 1
Sala 2
25,0
24,0
0:00
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
23,0
Tempo (horas)
Figura 62- Desempenho das temperaturas externa e internas - Sala 1 e Sala 2
Observando os dados registrados das temperaturas máximas externas e internas
dos dois ambientes observa-se que a temperatura máxima externa medida foi de
33,8°C às 14h00min. A temperatura interna na Sala 2 atingiu seu valor máximo de
27,0°C às 15h30min. A diferença entre as temperaturas máximas externa e interna
na Sala 2 foi de 6,8°C e o atraso térmico foi de 1h30min.
100
Na Sala 1, a temperatura máxima interna de 27,2°C ocorreu às 15h00min, ou
seja, uma hora após a temperatura máxima externa. A diferença entre essas
temperaturas máximas (externa e interna), no entanto, é menor, da ordem de 6,6°C.
Constata-se, portanto, que o amortecimento térmico na Sala 2 é muito
semelhante ao obtido na Sala 1, contudo o atraso térmico na Sala 1 é menor que na
Sala 2 .
Através dos dados das temperaturas internas e externas registradas ao longo do
dia calcularam-se as temperaturas médias e o desvio padrão para cada ambiente. Os
valores estão apresentados na Tabela 15.
Tabela 15- Temperatura média e desvio padrão no inverno - Exterior, Sala1 e Sala2
Exterior
Sala 1
Sala 2
Temperatura média(°C)
29,54
26,02
26,57
Desvio padrão(°C)
2,80
0,81
0,39
Dos dados obtidos, constata-se que a temperatura média diária da Sala 1 é
superior à da Sala 2 em 0,55°C. A diferença entre as temperaturas média externa e a
temperatura média interna na Sala 1 é de 3,52ºC. Já a temperatura média interna na
Sala 2 apresenta-se 2,97°C inferior à temperatura média externa.

Átrio
O período de medição do inverno iniciou no dia 4 de julho de 2010 e se
estendeu até 12 de julho do mesmo ano.
As temperaturas máximas, mínimas, médias, amplitudes térmicas diárias e
umidades do ar externas medidas no período estão ilustradas na Figura 63.
101
100
35,00
90
33,00
Temperatura (°C)
70
29,00
60
27,00
50
25,00
40
23,00
30
21,00
20
Umidade do ar (%)
80
31,00
Amplitude
Tmed
Tmin
Tmax
Umidade
12,40
11,40
19,00
8,30
10,00
6/7
7/7
11,40
10,00
11,50
12,00
8,20
17,00
10
0
4/7
5/7
8/7
9/7
10/7
11/7
12/7
Dias de medições no inverno
Figura 63- Gráfico de temperaturas e umidades do período de 4 a 12 de julho
Observa-se que os valores registrados para as temperaturas externas neste
período foram superiores àquelas do período analisado anteriormente e com
amplitudes térmicas mais regulares.
Neste período, os dias com amplitudes térmicas e temperaturas externas mais
aproximadas entre si foram os dias 9, 10 e 11 de julho, cujas temperaturas máximas
aferidas foram 33,5°C, 33,2°C e 34,1°C, respectivamente.
Dessa maneira, o dia típico escolhido para a avaliação do desempenho térmico
do Átrio foi o dia 11 de julho. A Figura 64 apresenta a sequência dos três dias de
medições e o dia selecionado para avaliação.
102
35,0
Temp eratura ( C )
33,0
31,0
29,0
27,0
09/07/2010
Tmax = 33,5 C
Tmin = 23,5 C
T med = 28,8 C
Amplitude = 10,0 C
25,0
23,0
10/07/2010
Tmax = 33,2 C
Tmin = 21,7 C
T med = 28,4 C
Amplitude = 11,5 C
11/07/2010
Tmax = 34,1 C
Tmin = 22,1 C
T med = 28,5 C
Amplitude = 12,0 C
21,0
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
6:00
12:00
18:00
0:00
Tempo (horas)
6:00
12:00
18:00
Figura 64- Dia típico de inverno - Átrio
As temperaturas medidas internamente no Átrio e externamente no dia 11de
julho de 2010, estão representados na Figura 65, Gráfico do Desempenho das
temperaturas externa e interna do Átrio.
35,0
34,1
34,0
33,0
32,4
32,0
Temperatura ( C)
31,0
30,0
29,0
28,0
27,0
Exterior
26,0
Átrio
25,0
24,0
23,0
22,0
23:00
22:00
21:00
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
9:00
10:00
8:00
7:00
6:00
5:00
4:00
3:00
2:00
1:00
0:00
21,0
Tempo (horas)
Figura 65- Desempenho das temperaturas externa e interna – Átrio
Observando-se o gráfico anterior constata-se que a temperatura interna máxima
no Átrio atinge 32,4°C às 14h00min. O valor máximo registrado externamente foi de
34,1°C que ocorre às 13h30min. Esta diferença entre as temperaturas máximas,
interna e externa é de 1,7°C e o atraso térmico é de 30 minutos.
103
Apesar do amortecimento de 1,7°C e do atraso térmico de 30 minutos, o
gráfico de desempenho térmico do Átrio mostra que, ao longo do dia, as diferenças
das variações térmicas entre o exterior e o interior são muito próximas em relação à
amplitude e ao atraso térmico. Observa-se ainda que no período que vai da 00h00min
até as 8h00min a temperatura interna no ambiente é superior à externa.
A Tabela 16 apresenta as médias das temperaturas externas e internas do Átrio
calculadas com as temperaturas medidas no dia 11 de julho. Os resultados obtidos
evidenciam uma diferença pouco significativa das temperaturas, cuja variação
térmica é da ordem de 0,29°C, que é um valor muito pequeno para desempenho
térmico de edificações.
Tabela 16- Temperatura média e desvio padrão no inverno – Exterior e Átrio
Exterior
Átrio
Temperatura média (°C)
28,52
28,53
Desvio padrão(°C)
3,88
2,99
5.1.1.3 Síntese do desempenho térmico por medição in loco
A Tabela 17 apresenta de forma consolidada, os resultados decorrentes das
medições realizadas.
Tabela 17- Resumo do desempenho térmico da edificação no verão e inverno
Estação Ambiente Amortecimento Atraso Térmico
Temp.
(°C)
(minutos)
Máxima (°C)
Verão
Sala 1
1,6
30
30,1
Sala 2
3,6
Zero
28,1
Átrio
2,2
60
32,1
Inverno
Sala 1
6,6
60
27,2
Sala 2
6,8
90
27,0
Átrio
1,7
30
32,4
Temp.
Média (°C)
28,28
27,44
29,52
26,02
26,57
28,53
Fazendo uma avaliação dos valores obtidos, observa-se que existem diferenças
significativas para o amortecimento e no atraso térmico para a Sala 1 e Sala 2, nas
medições de verão e inverno.
104
No Átrio, as diferenças de comportamento térmico registradas no verão e no
inverno não foram tão significativas quanto às verificadas nos demais ambientes, este
fato deve-se a cobertura de vidro que permanece exposta nas duas estações.
Uma das causas para esta diferença é a incidência solar na fachada da Sala 1 e
da Sala 2, orientadas a Sudoeste com Azimute de 188°. Para auxiliar na visualização
da insolação e da influência dos ventos nesta fachada, traçou-se uma carta solar e a
rosa dos ventos, utilizando o programa Sol-Ar 6.2, com o arquivo climático para
Cuiabá criado por Miranda et al. (2010).
Na carta solar, ilustrada na Figura 66, a edificação da Corte está representada
pelo retângulo azul e a fachada em análise está orientada para a direção Sudoeste.
Para a análise da insolação, tomaram-se como referência os dois dias próximos aos
dias das medições de verão e inverno. Observa-se que no verão, em 23 de fevereiro,
a fachada orientada a Sudoeste, recebe insolação do período das 13h00min até as
18h00m. Já no solstício de inverno, representado pelo dia 22 de junho, esta mesma
fachada não recebe insolação direta.
Figura 66- Carta Solar de Cuiabá
Fonte: Adaptado do Sol-Ar 6.2
105
Para a avaliação da influência da ventilação, utilizou-se a rosa dos ventos, que
apresenta os valores da ventilação em diferentes direções, conforme ilustrado na
Figura 67. Observa-se que a velocidade dos ventos para a direção Sudoeste no verão
e no inverno é igual. Cabe ressaltar que estes valores para os ventos não
correspondem a medições obtidas in loco, mas sim do arquivo climático inserido no
software Sol-Ar 6.2.
Figura 67- Rosa dos Ventos
Fonte: Adaptado do Sol-Ar 6.2
106
5.1.2 Consumo energético do edifício
A Tabela 18, complementada pela Figura 68, retratam a potência instalada e o
consumo energético mensal do prédio da Corte, levando-se em consideração o ciclo
de operação diária anteriormente definida. Além do consumo total mensal são
apresentados os consumos parciais para cada categoria, iluminação, ar condicionado
e equipamentos.
Tabela 18- Consumo energético mensal da Corte
Fontes
Iluminação
Lâmp. Halógena
Lâmp. Fluoresc. PL 2 x 9W
Lâmp. Fluoresc. 13W
Lâmp. Fluoresc. 2 TL5x14W, reator eletr.
Lâmp. Fluoresc. 2 TL5x28W reator eletr.
Lâmp. Fluoresc. 2 x 32W reator eletr.
Quant.
15
100
19
25
513
62
Potência
(W)
Tempo
Dias
Horas
Consumo
mensal
(kWh)
50
18
13
30
64
76
22
6
22
6
22
6
22
6
22
6
10
3
Total (1)
99,00
237,60
32,60
99,00
4.333,82
141,36
4.943,39
Ar condicionado
Fan Coil (Gabinetes) em TR
Fan Coil (Demais ambientes) em TR
Ar tipo Split 34000 Btu
Ar tipo Split 12000 Btu
140
126
16
4
1300
1300
3300
1100
22
6
22
2
22
4
22
5
Total (2)
24.024,00
7.207,20
4.646,40
484,00
35.877,60
Equipamentos
Elevador
Computador com monitor 15 "
Impressora multifuncional
Copiadora
Geladeira
Bebedor
Ventilador
Microondas
Cafeteira
Fax
118
16
4
6
18
16
2
16
16
135
1344
1750
200
200
100
600
1500
300
22
6
22
1
22
4
30
10
22
10
22
6
22
0,5
22
0,1
22
1
Total (3)
Total (1+2+3)
40,00*
2.102,76
473,09
616,00
360,00
792,00
211,20
13,20
52,80
105,60
4.766,05
45.627,64
* Em anexo, ANEXO B
107
Figura 68- Consumo energético da Corte por categoria
Pelos dados apresentados, constata-se que o sistema mais eletro intensivo é o
de condicionamento de ar, que representa 79% da energia total consumida. A
iluminação é responsável pelo consumo de 11% e os equipamentos por 10%.
Objetivando identificar a parcela de contribuição exclusivamente do prédio da
Corte no consumo total do TRT, foi efetuada uma segunda análise, levando-se em
consideração a área dos ambientes, total e parcial. Esta estratégia possibilitou a
análise comparativa do consumo energético da Corte em relação aos outros dois
prédios do TRT.
Para tanto, fez-se uma média aritmética dos consumos constantes nas faturas de
energia elétrica no período de um ano, compreendendo os meses de setembro de
2009 a agosto de 2010, mostrados na Figura 69. O registro de contas (extrato) com o
consumo no período mencionado encontra-se no Anexo A. O consumo médio mensal
calculado para todo o complexo do TRT foi de 187.077,75 kWh.
108
Figura 69- Consumo de energia elétrica do TRT
Para avaliar a participação da Corte diante do consumo energético total do
TRT, subtraiu-se o valor estimado calculado para a Corte, de 45.627,64 kWh, do
valor do consumo médio mensal calculado de 187.077,75 kWh.
Considerando-se as áreas condicionadas da Corte, aproximadamente 3.690,00
m² e o consumo energético mensal de 45.627,64 kWh, o consumo energético médio
mensal por metro quadrado é de 12,36 kWh/m2. Para o caso de considerar-se um
período de 12 meses, o consumo energético médio anual, por metro quadrado, é da
ordem de 148,32 kWh/m².
Para os outros dois prédios do TRT, o valor do consumo médio mensal é de
141.450,11 kWh, já descontado o valor da energia mensal consumida pela Corte. O
total de áreas condicionadas é de aproximadamente 13.519,93 m². Portanto, o
consumo energético mensal por metro quadrado é de 10,46 kWh/m2, e de 125,52
kWh/m² para o consumo energético anual por metro quadrado.
De acordo com Carlo e Lamberts (2010, p. 38), a avaliação segundo os
critérios do RTQ-C, o parâmetro de referência de avaliação do consumo energético
anual para uma edificação nível A é de 93,00 kWh/m². Ainda de acordo com os
autores, para este tipo de edificação, os sistemas de condicionamento de ar são
responsáveis por 41,4 kWh/m² (44,51%), iluminação por 28,1 kWh/m² (30,21%) e
21,3 kWh/m² (22,90%) para equipamentos e 2,2 kWh/m² (2,38%) para ventilação e
aquecimento, ilustrados na Figura 70.
109
Figura 70- Distribuição do consume energético segundo o RTQ-C, nível A
Comparando o consumo energético obtido para a edificação do TRT com o de
referência, chama a atenção o consumo elevado do sistema de condicionamento de
ar. A iluminação e os equipamentos apresentaram um consumo inferior ao
recomendado, segundo o modelo do RTQ-C.
O consumo energético do sistema de condicionamento de ar está relacionado
diretamente às características da edificação, ao clima do local, à orientação
geográfica, sombreamento e, principalmente, dos materiais utilizados na envoltória
em termos de área envidraçada (WWR) e o fator solar dos vidros.
Para a o clima local da cidade de Cuiabá, ainda não existe um banco de dados
disponível que relacione as variáveis citadas e o consumo energético das edificações
de escritório. A simples comparação com trabalhos de outras localidades, com clima
diferente e características arquitetônicas diversas da estudada, pode conduzir a
conclusões imprecisas ou até mesmo fora da realidade.
110
5.1.3 Carga térmica
Para a avaliação dos ganhos térmicos internos do modelo definido para as
simulações foi necessária a sua calibração e parametrização.
5.1.3.1 Calibração do modelo
Para realizar a calibração do modelo foram inseridas no software
DesignBuilder as cargas térmicas devidas à ocupação, iluminação e operação de
equipamentos, calculadas para cada zona. Os resultados estão apresentados na Tabela
19. As potências referentes à iluminação e aos equipamentos são as mesmas
utilizadas no cálculo do consumo energético da edificação. Para o Átrio não foi
considerado nenhuma carga térmica deste tipo, uma vez que se destina quase que
exclusivamente, para circulação.
Tabela 19 - Carga térmica dos ambientes
Ambientes
Ocupação (pessoas/m²)
Sala 1
0,03
Sala 2 zona 1
0,04
Sala 2 zona 2
0,19
Sala 2 zona 3
0,09
Átrio
-
Iluminação (W/m²)
11,74
11,13
14,30
10,60
-
Equipamento (W/m²)
4,13
5,13
9,30
12,24
-
Na calibração do modelo foram comparados o comportamento do modelo
simulado com o comportamento real do edifício considerando-se como parâmetro de
comparação as temperaturas do ar internas e externas medidas e simuladas para os
ambientes Sala 1 e Átrio.
Os gráficos ilustrados na Figura 71 e Figura 72 evidenciam o comportamento
horário das temperaturas do ar para os dias considerados, resultados de simulação e
medição.
111
34
Temperatura ( C)
32
30
28
Temp. med exterior
Temp. med. interior
26
Temp. sim. exterior
Temp.sim. Interior
24
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
22
Tempo (horas)
Figura 71- Temperaturas do ar medidas e simuladas – Sala 1
36
Temperatura ( C)
34
32
30
Temp. med exterior
Temp. med. interior
28
Temp. sim. exterior
Temp. sim. interior
26
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
24
Tempo (horas)
Figura 72- Temperatura do ar medidas e simuladas - Átrio
Observa-se na Tabela 20 que destaca alguns pontos dos dois gráficos
anteriores, que existem diferenças entre as temperaturas máximas e mínimas, e nos
horários em que estas ocorrem, porem os valores médios diários são bastante
próximos. A divergência é devido às diversas variáveis que interferem nas variações
climáticas, especialmente nos meses de verão, que são bem mais instáveis por causa
das chuvas.
112
Tabela 20-Valores de temperatura significativas obtidas da Figuras 71 e Figura 72
Ambiente
Sala 1
Átrio
Temp. médias externas (°C)
Temp. médias internas (°C)
Medida
27,9
30,0
Medida
27,4
29,6
Simulada
27,7
29,8
Simulada
27,3
31,0
A temperatura do ar é apenas um parâmetro de comparação. Para uma
avaliação mais criteriosa poder-se-ia considerar também os dados da radiação solar,
velocidade e direção dos ventos, umidade, nebulosidade e outras variáveis
ambientais. No entanto, como estas grandezas não foram mensuradas, também não
são consideradas para fins de comparação.
5.1.3.2 Simulação
Uma vez assegurado o adequado desempenho do modelo introduzido no
DesignBuilder para as Salas 1, 2 e Átrio, passou-se a avaliar as contribuições das
cargas térmicas da ocupação, iluminação, equipamentos, e dos fechamentos da
envoltória da edificação, em especial o vidro.
Destaca-se que com os resultados das simulações foi possível fazer algumas
análises e comparações sobre a influência de alguns tipos de vidro, taxa de ocupação
de vidro na envoltória (WWR) e mecanismos de sombreamentos.
A partir da primeira análise das temperaturas internas obtidas com o modelo,
que confirmaram a coerência do comportamento térmico da edificação, foram
calculados os ganhos térmicos internos. Estes se apresentam divididos em cinco
categorias: ocupação, equipamentos, iluminação e ganho solar pelas áreas de vidro
da fachada principal, e pela janela na parede oposta à fachada.
As avaliações estão apresentadas para as duas salas do gabinete e para o Átrio.
113

Sala 1 e Sala 2
As Figuras 73, Figura 74, Figura 75 e Figura 76 ilustram os ganhos térmicos
alcançados no mês de fevereiro para os ambientes: Sala 1 e Sala 2. Resgatando que a
Sala 2, por apresentar três ambientes distintos, foi dividida em três, Zonas 1, Zona 2
e Zona 3 para melhor compreensão da influência dos ganhos térmicos pelos vidros da
fachada. A Zona 1 possui características semelhantes à da Sala 1. A Zona 2 possui
uma janela sombreada e a Zona 3 não dispõe de qualquer abertura com contato
externo.
A Figura 73, relacionada com a Sala 1, mostra os ganhos internos ocorridos no
mês de fevereiro, destacando-se aqueles decorrentes da radiação e iluminação e, em
menor grau, a contribuição de equipamentos e ocupação. O maior ganho térmico
interno é devido ao vidro com 415,10 kWh, seguido pela iluminação artificial com
366,70 kWh, equipamento com 26, 67 kWh e pela ocupação com 1,78 kWh. Este
último valor, o da ocupação, em função da escala não está perceptível na figura.
Figura 73- Ganhos internos de calor - Sala 1
114
Na Figura 74 - Ganhos internos Sala 2/Zona 1, o maior ganho térmico interno é
devido à iluminação artificial, cuja contribuição corresponde a 225,88 kWh, seguido
pelo ganho térmico do vidro, com 218,40 kWh, equipamentos com 20,53 kWh e por
último pela ocupação, com 2,11 kWh.
Figura 74- Ganhos internos de calor - Sala 2/Zona 1
Na Figura 75- Ganhos internos Sala 2/Zona 2, além das fontes evidenciadas
nos casos anteriores, existe uma janela em contato com o meio externo que também
foi computada, chamada pelo software como Interior Windows. O maior ganho
térmico interno ocorre em função da iluminação artificial com 382,85 kWh, seguido
pelo ganho térmico devido da janela localizada na face oposta à da fachada principal
com 117,31 kWh, equipamentos com 49,22 kWh e ocupação com 13,05 kWh. O
ganho térmico devido ao vidro da fachada principal da Sala 2/Zona 1 é de 61,59
kWh.
115
Figura 75- Ganhos internos de calor - Sala 2/Zona 2
Na Figura 76 - Ganhos internos Sala 2/Zona 3, o maior ganho térmico interno
deve-se à iluminação, com 573,57 kWh, seguido pelo ganho térmico referentes aos
equipamentos, 114,71 kWh, e pela ocupação com 5,68 kWh. Ainda nesta zona
observa-se uma parcela de 0,93 kWh de ganho de calor devido à janela existente na
sala, localizada na Sala 2/Zona 2.
116
Figura 76- Ganhos internos de calor - Sala 2 /Zona 3
Complementarmente às análises apresentadas anteriormente, a Figura 77
apresenta um gráfico síntese do ganho térmico anual para o gabinete composto pelas
duas salas avaliadas e as cinco categorias, retratando, dessa forma, o balanço térmico
total da edificação. Observa-se que os maiores ganhos térmicos devem-se à
iluminação, seguido pelo ganho térmico do vidro, equipamentos, janela e por último
pela ocupação.
117
Figura 77- Síntese do ganho de calor interno anual para o gabinete, Sala 1 e Sala 2
O estudo em tela trata de uma edificação concluída e ocupada. Apesar disso,
foram simuladas algumas possíveis alternativas que melhorariam o desempenho da
edificação, com o intuito de avaliar a influência de algumas modificações que
poderiam resultar numa obra mais atrativa do ponto de vista energético.
Nessa linha de raciocínio, foram simuladas quatro opções para a redução dos
ganhos térmicos pelas áreas de vidro das fachadas. Destacam-se:

Instalação de persiana interna tipo rolô, branca, média opaca, de
espessura igual a 3 mm.

Instalação de vidro duplo - tipo 1: laminado azul, com ar entre as
lâminas, espessura 6 -12 - 6 mm, U = 3,1 W/m² K e FS = 0,48.

Instalação de vidro duplo - tipo 2: laminado azul com ar entre as
lâminas, espessura 6 -12 - 6 mm, U = 2,4 W/m² K e FS = 0,14.

Redução da taxa de vidro da fachada, no padrão do TRT, para WWR =
50%.
118
Considerando-se a situação real com o vidro padrão do TRT, a Figura 78
apresenta graficamente os valores obtidos por simulação, para os ganhos internos de
calor durante o ano, para cada uma das opções estabelecidas.
Ganho interno de calor (kWh)
1200
1000
800
600
400
200
0
jan
fev
mar
abr
mai
jun
jul
ago
set
out
nov
dez
Meses
Vidro simples (TRT)
Persiana interna opaca (médio)
Vidro duplo (1)
Vidro duplo (2)
WWR 50%
Figura 78- Ganhos internos de calor: situação real e alternativas simuladas - Gabinete
Por meio da figura anterior, constata-se que opção do vidro duplo tipo 1 é a que
menos influencia o ganho térmico em relação ao caso base. As alternativas de
utilizar-se a proteção tipo persiana e vidro tipo 2, praticamente equiparam-se e têm
um melhor desempenho que o caso anterior. No caso do uso de persianas, seria
preciso atentar-se também para o aumento do consumo de energia elétrica para
compensar a não utilização de luz natural. A alternativa mais atrativa, no entanto, é a
que contempla a redução da taxa de vidro da fachada para 50%, que se traduz em
maior redução do ganho de calor interno em qualquer época considerada.
119

Átrio
Para esta parte do prédio da Corte, a exemplo da Sala 1 e Sala 2, é seguida a
mesma metodologia.
A Figura 79, apresenta o desempenho mensal das temperaturas do ar interna e
externa, bem como os ganhos internos de calor através do vidro da cobertura do
Átrio.
Figura 79- Temperatura e Ganhos de calor interno de calor para o Átrio
Considerando a estrutura física do edifício, o domus de vidro ocupa
aproximadamente 33% da área da cobertura do Átrio. Este percentual corresponde a
200,00 m2.
A partir do modelo gerado para as simulações anteriormente abordadas, foram
simuladas três opções, idealizadas objetivando avaliar a redução do ganho de calor
pelas áreas de vidro da cobertura e as temperaturas internas no ambiente:

Redução em 50% da área do domus, passando para 16,5% da área total, ou
seja, 100,0 m2, mantendo o vidro original.

Redução em 75% da área do domus, passando para 8,25% da área total, ou
seja, 50,0 m2, mantendo o vidro original.
120

Substituição do vidro, por outro do tipo refletivo com U = 4,98 W/m² K e FS
= 0,27, mantendo-se a área de vidro de 200,0 m².
A Figura 80 mostra os resultados obtidos por simulação, para os ganhos
internos de calor durante o ano, para cada uma das opções estabelecidas.
Figura 80- Ganhos internos de calor: situação real e alternativas simuladas - Átrio
A figura anterior permite observar que ocorrem reduções significativas dos
ganhos internos de calor em função da redução da área de vidro ocupada pelo domus
na cobertura. A redução do ganho de calor pela cobertura é proporcional à redução
das áreas ocupadas pelo domus. No caso da substituição do vidro existente por outro,
com características refletivas, denominado de tipo 1, também se traduz em maior
redução do ganho de calor interno.
121
5.1.4 Conforto térmico
Os resultados das avaliações para determinar o índice de conforto térmico no
prédio da Corte estão divididos por estação de verão e inverno e por ambientes, Salas
1, Sala 2 e Átrio.
5.1.4.1 Medição no verão
Na Sala 1 e Sala 2, calcularam-se os índices PMV e PPD horário para duas
situações seguintes:

16 de fevereiro de 2010 - ar condicionado desligado;

17 de fevereiro de 2010 - ar condicionado ligado.
Para os estudos do ambiente Átrio, foram utilizados os dados ambientais
medidos no dia 25 de fevereiro de 2010.
Os valores calculados para o PMV e PPD estão apresentados na forma de
tabelas e, complementarmente ilustrados em figuras, para cada ambiente
considerado.

Sala 1
Os dados medidos e utilizados no cálculo do PMV e PPD para a Sala 1 estão
apresentados na Tabela 21 e complementado pela Figura 81.
Tabela 21- PMV e PPD no verão - Sala 1
Sala 1
16/02/2010 - Sem ar condicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
08h00min 27,30 27,83 78,50
1,6
56,7
09h00min 27,80 28,19 72,50
1,7
62,2
10h00min 28,00 28,53 77,10
1,7
65,2
11h00min 28,30 29,26 76,20
1,8
71,1
12h00min 28,70 29,95 75,10
1,9
76,3
13h00min 29,00 30,55 74,20
2,0
80,5
14h00min 29,60 32,07 72,80
2,3
88,8
15h00min 30,10 31,35 71,50
2,2
88,2
16h00min 29,80 30,19 72,40
2,1
82,5
17h00min 29,50 30,31 73,30
2,1
82,1
18h00min 29,50 29,50 73,90
2,0
78,4
* Ar condicionado desligado
17/02/2010 - Com ar condicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
28,70
29,51
64,80
1,8
70,0
28,60
30,00
58,80
1,8
69,3
28,30
30,31
56,90
1,8
69,0
28,20
30,06
55,70
1,7
65,4
28,00
29,71
55,80
1,7
62,4
27,40
29,57
57,30
1,6
58,1
27,50
29,52
56,40
1.6
57,9
27,60* 27,85* 59,30*
1,4
50,4
27,40* 27,93* 64,40*
1.5
51,8
27,20* 28,81* 66,40*
1,6
59,9
28,00* 28,25* 68,20*
1,6
59,5
122
Figura 81- PMV e PPD no verão – Sala 1
No dia 16 de fevereiro, sem refrigeração artificial, a variação do PMV foi de
0,7, entre o valor máximo e mínimo calculados. O menor índice, de 1,6 verificou-se
às 8h00min e o maior às 14h00min. Os índices PMV e o PPD são crescentes ao
longo do dia atingindo o pico às 14h00min. Após esse horário, inicia-se um leve
processo de declínio. Ao final do dia, às 18h00min, o valor do PMV é de 2,0, ainda
elevado.
Observa-se, no dia 17 de fevereiro, com o ar condicionado ligado, que o PMV
variou 0,4, entre os valores máximo e mínimo calculados. O maior índice obtido foi
no início do expediente, às 8h00min, 30 minutos após o ar condicionado entrar em
operação. O menor valor foi de 1,4 às 15h00min, 30 minutos após o desligamento do
ar condicionado. Nota-se que a partir do acionamento do ar condicionado, os índices
PMV e o PPD têm um comportamento decrescente, de forma gradual, até o
desligamento do condicionador de ar. Apesar disso, o decréscimo é muito suave e
não consegue atingir um nível de conforto térmico adequado.
Nas primeiras horas do expediente os índices do PMV e PPD são semelhantes,
tanto na situação com o ar condicionado como sem este dispositivo, fato que
comprova a incapacidade do sistema de ar condicionado de refrigerar o ambiente.
Somente a partir das 11h00min é que o ar condicionado começa efetivamente a fazer
efeito e influenciar na redução da temperatura no ambiente. No horário das
14h00min, a diferença entre o valor do PMV com ar e sem ar condicionado é de
69,5%, indicativo da atenuação da carga térmica do ambiente.
123
A temperatura radiante foi outra variável avaliada no conforto térmico do
ambiente. Sob este aspecto, observa-se que as temperaturas radiantes são sempre
maiores que as temperaturas do ar, fato que comprova o efeito “estufa” em ambientes
com grandes proporções de vidro nas fachadas. O fenômeno acontece porque as
ondas curtas que atravessam os fechamentos transparentes aquecem superfícies e
corpos internos. Esses corpos, por sua vez, aquecem e passam a emitir radiações de
comprimentos de ondas longas. Para esse tipo de radiação, o vidro é considerado
opaco e, dessa forma não permite a troca de calor com o exterior. Em média, a
diferença entre a temperatura do ar e a temperatura radiante no dia das medições,
sem ar condicionado, foi de 3,27%. Nas medições com o ar condicionado operando,
o valor foi de 5,43%. Observa-se que os maiores valores das temperaturas radiantes
correspondem aos índices mais elevados de PMV e PPD.
Os valores obtidos para o índice do PMV e para o PPD, ao longo dos dois dias,
estão muito além dos limites estabelecidos para assegurar um nível de conforto
mínimo, conforme preceitua a ISO 7730/2005.
A comparação entre os índices obtidos, com e sem o condicionamento do ar,
permite concluir que o uso do condicionamento do ar não altera as condições do
ambiente para torná-lo termicamente aceitável para a ocupação.
124

Sala 2
Os dados utilizados no cálculo do PMV e PPD para a Sala 2 estão apresentados
na Tabela 22 e Figura 82.
Tabela 22- PMV e PPD no verão - Sala 2
Sala 2
16/02/2010 - Sem ar condicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
08h00min 26,90 26,90 81,70
1,2
36,2
09h00min 26,90 27,02 81,70
1,2
36,6
10h00min 27,10 27,10 81,50
1,2
38,8
11h00min 27,20 27,32 81,10
1,3
40,7
12h00min 27,40 27,40 81,50
1,3
43,2
13h00min 27,60 27,72 80,20
1,4
46,3
14h00min 27,90 27,90 79,60
1,4
49,5
15h00min 28,10 28,10 79,00
1,5
50,9
16h00min 28,00 28,00 79,40
1,5
51,8
17h00min 28,00 28,12 80,00
1,5
51,4
18h00min 28,00 28,00 80,40
1,5
51,5
*Ar condicionado desligado
17/02/2010 - Com ar acondicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
28,50
28,23
75,10
1,5
54,9
27,40
27,40
63,30
1,2
35,7
26,80
26,92
62,10
1,0
28,1
26,40
26,52
61,90
0,9
23,4
26,10
26,10
62,00
0,8
19,8
25,80
25,92
63,20
0,7
17,7
25,60
25,99
63,00
0,7
16,6
26,00* 26,39* 63,90*
0,8
21,1
26,30* 26,42* 68,50*
0,9
24,3
26,60* 26,72* 71,60*
1,0
28,9
26,80* 26,92* 73,60*
1,1
32,1
Figura 82- PMV e PPD no verão – Sala 2
No dia 16 de fevereiro, sem o ar condicionado ligado, a variação do PMV foi
de 0,3 pontos, entre o valor máximo e mínimo calculados. O menor índice, de 1,2
verificou-se no período das 8h00min às 10h00min, e o maior às 15h00min. O índice
PMV e o PPD são crescentes ao longo do dia atingindo o pico às 15h00min e
permanecendo estável até ás 18h00min
125
Observa-se que no dia 17 de fevereiro, com o ar condicionado ligado, o PMV
variou 0,8 pontos, entre valor máximo e o mínimo calculados. O maior índice obtido
foi 1,5 no início do expediente, às 8h00min, 30 minutos antes de o ar condicionado
entrar em operação. O menor valor foi de 0,7 às 14h00min, 30 minutos antes do
desligamento do ar condicionado. A partir do acionamento do ar condicionado, os
índices PMV e o PPD vão reduzindo gradualmente até as 14h00min.
Observa-se que na Sala 2 o ar condicionado conseguiu proporcionar um
ambiente mais confortável termicamente, ainda que a sua contribuição mais efetiva
seja mais próxima ao final do horário de encerramento do expediente na sala, às
14h30min.
Ainda, reportando-se à tabela e gráfico anterior, pode-se constatar que no
horário das 13h00min a diferença entre o valor do PMV com ar e sem ar
condicionado é de 50%, observando-se que, de fato, ocorre atenuação da carga
térmica do ambiente.
Em todos os horários medidos as temperaturas radiantes e as temperaturas do
ar na Sala 2 foram muito próximas. As diferenças encontradas em media foram da
ordem de 0,4%. Observa-se que esta pequena variação pouco influencia na variação
dos índices de PMV e PPD para as duas situações consideradas, com ar e sem ar.
Os valores obtidos para o índice do PMV e para o PPD, ao longo dos dois dias,
estão acima do intervalo de conforto de norma ISO 7730/2005. Porém no período das
13h00min às 14h00min o PMV calculado é o que mais se aproxima do índice
máximo recomendado pela norma e com a menor porcentagem de pessoas
insatisfeitas, 16, 6%.
126

Átrio
Os dados utilizados no cálculo do PMV e PPD para o Átrio estão apresentados
na Tabela 23 e Figura 83.
Tabela 23- PMV e PPD no verão - Átrio
Átrio
25/02/2010 - Sem ar condicionado
TBS Trad
UR
PMV PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
08h00min 27,90 28,43 82,10
1,5
54,5
09h00min 28,70 29,09 76,10
1,7
62,9
10h00min 29,30 29,83 71,90
1,8
70,5
11h00min 30,10 30,63 67,30
2,0
70,2
12h00min 30,50 30,89 64,60
2,1
82,0
13h00min 31,10 31,63 62,30
2,2
88,0
14h00min 31,30 31,97 62,40
2,3
90,0
15h00min 31,60 32,55 59,60
2,4
92,3
16h00min 32,10 32,35 62,50
2,5
94,1
17h00min 30,70 31,09 71,40
2,2
86,7
18h00min 29,40 29,93 70,0
1,8
71,1
Figura 83- PMV e PPD no verão - Átrio
O Átrio é um ambiente ventilado naturalmente e utilizado somente para
circulação e eventualmente para eventos extraordinários. Através do cálculo do PMV
para este ambiente, observa-se que o PMV variou um ponto, entre valor mínimo de
1,5 às 8h00min e o máximo de 2,5 às 16h00min. Pela observação dos dados obtidos,
pode-se constatar que em qualquer horário do dia, as condições em termos de
127
conforto térmico são inadequadas. Além disso, em boa parte do período o ambiente
torna-se extremamente desconfortável, em particular a partir das 11h00min. No
horário das16h00min, nível de desconforto térmico atinge seu ponto mais crítico,
com o PMV de 2,5 e com expectativa de 94,1% de pessoas insatisfeitas.
As temperaturas radiantes calculadas pouco se diferenciaram das temperaturas
do ar medidas, esta variação em média ficou entorno de 1,7%. Esta pequena
variação pode ter sido influenciada pela escolha do local onde foram instalados os
termômetros e o tipo de ocupação do ambiente. Para este ambiente a temperatura do
ar foi a responsável pelo maior desconforto térmico e os maiores índices de PMV e
PPD.
Dessa forma, para este ambiente, os valores obtidos para o índice do PMV e
para o PPD estão acima do intervalo de conforto de norma ISO 7730/2005.
5.1.4.2 Medição no inverno
Na Sala 1 e Sala 2, calcularam-se os índices PMV e PPD horário para duas
situações:

25 de junho de 2010 - ar condicionado ligado.

27 de junho de 2010 - ar condicionado desligado.
Para o Átrio os dados ambientais utilizados foram os medidos no dia 12 de
julho de 2010.
Os valores calculados para o PMV e PPD, estão apresentados na forma de
tabelas e, complementarmente, ilustrados em figuras, para cada ambiente
considerado.
128

Sala 1
Os dados utilizados no cálculo do PMV e PPD para a Sala 1 estão apresentados
na Tabela 24. A Figura 84 mostra, adicionalmente, o comportamento das grandezas
em questão.
Tabela 24- PMV e PPD no inverno - Sala 1
Sala 1
25/06/2010 - Com ar condicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
08h00min
22,3
23,0
63,0
0,3
7,3
09h00min
23,0
23,5
67,8
0,5
10,3
10h00min
23,7
24,5
64,5
0,6
14,6
11h00min
24,3
25,1
62,6
0,8
18,6
12h00min
24,8
25,5
61,2
0,9
22.2
13h00min
25,0
25,8
60,3
0,9
25,8
14h00min
25,3
26,0
59,7
1,0
26,4
15h00min 25,4* 26,1*
59,3*
1,0
27,3
16h00min 25,4* 26,1*
59,5*
1,0
27,4
17h00min 25,4* 25,9*
59,6*
1,0
26,6
18h00min 25,1* 25,5*
60,1*
0,9
23,4
* Ar condicionado desligado
3,0
27/06/2010 - Sem ar condicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
25,2
25,7
61,2
0,9
22,9
25,5
26,5
60,3
1,0
27,6
26,0
27,0
59,2
1,1
32,5
26,4
27,4
58,4
1,2
36,7
26,7
27,7
57,4
1,2
39,8
27,0
27,7
56,6
1,3
41,5
27,1
27,9
56,0
1,3
43,0
27,2
27,7
55,8
1,3
42,6
27,2
27,6
56,2
1,3
42,2
27,1
27,4
56,8
1,3
40,8
26,8
26,8
57,7
1,2
36,1
100
90
2,5
80
PMV
60
1,5
50
40
1,0
0,5
PPV (%)
70
2,0
PMV dia 25/06 - com ar cond.
PMV dia 27/06 - sem ar cond.
30
PPD dia 25/06 - com ar cond.
20
PPD dia 27/06 - sem ar cond.
10
0,0
0
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
Tempo (horas)
Figura 84- PMV e PPD no inverno – Sala 1
No dia 27 de junho, sem refrigeração artificial, a variação do PMV foi de 0,4
entre o valor máximo e mínimo calculados. O menor índice (0,9) verificou-se às
8h00min e o maior às 13h00min, mantendo-se nesse valor até as 17h00min.
129
Observa-se, no dia 25 de junho, com o ar condicionado ligado, que o PMV
variou 0,7, entre valor máximo e mínimo calculados. O menor índice observado foi
no início do expediente, às 8h00min, 30 minutos após o ar condicionado entrar em
operação. O maior valor foi de 1,0 às 14h00min. Nota-se que a partir do acionamento
do ar condicionado, os índices PMV e o PPD têm um comportamento crescente, de
forma gradual, até o desligamento do condicionador de ar.
Quando o ar condicionado entra em operação as temperaturas tendem a ficar
mais próximas dos índices estabelecidos pela ISO 7730/2005. Cabe observar, que
devido à redução da incidência solar na fachada envidraçada, ocorreu um menor
ganho térmico, consequentemente, o condicionador de ar conseguiu proporcionar
melhores condições de conforto térmico.

Sala 2
Os dados utilizados no cálculo do PMV e PPD para a Sala 2 estão apresentados
na Tabela 25 e também, na forma de histogramas, na Figura 85.
Tabela 25- PMV e PPD no inverno - Sala 2
08h00min
09h00min
10h00min
11h00min
12h00min
13h00min
14h00min
15h00min
16h00min
17h00min
18h00min
Sala 2
25/06/2010 – Com ar condicionado
27/06/2010 - Sem ar acondicionado
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
TBS
Trad
UR
PMV
PPD
(°C)
(°C)
(%)
(%)
(°C)
(°C)
(%)
(%)
23,5
22,9
60,1
0,0
5,0
26,1
26,5
59,4
0,8
18,9
23,6
23,5
65,3
0,1
5,3
26,1
26,5
59,6
0,8
18,9
23,9
24,3
64,6
0,2
6,3
26,2
26,6
59,3
0,8
19,8
23,9
24,3
63,4
0,2
6,2
26,2
26,6
58,1
0,8
19,5
24,1
24,5
62,4
0,2
6,8
26,3
26,8
56,3
0,8
20.4
24,4
24,8
61,3
0,3
7,8
26,5
27,2
54,9
0,9
22.9
24,5
25,0
60,7
0,4
8,3
26,7
27,4
53,6
0,9
24,7
24,7* 25,1* 60,6*
0,4
9,0
26,9
27,4
53,8
0,9
26,0
24,8* 25,2* 60,8*
0,4
9,6
27,0
27,3
54,6
1,0
26,4
24,9* 25,3* 61,2*
0,5
10,2
27,0
27,4
55,2
1,0
27.1
25,0* 25,4* 60,9*
0,5
10,7
27,0
27,4
55,8
1,0
27,3
*Ar condicionado desligado
130
3,0
100
90
2,5
80
PMV
60
1,5
50
40
1,0
0,5
PPV (%)
70
2,0
PMV dia 25/06 - com ar cond.
PMV dia 27/06 - sem ar cond.
30
PPD dia 25/06 - com ar cond.
20
PPD dia 27/06 - sem ar cond.
10
0,0
0
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
Tempo (horas)
Figura 85- PMV e PPD no inverno – Sala 2
No dia 27 de junho, sem refrigeração mecânica, a variação do PMV foi de 0,2
pontos, entre o valor máximo e mínimo calculados. O menor índice, de 0,8 verificouse no período das 8h00min às 12h00min, e o maior às 16h00min.
Observa-se que no dia 25 de fevereiro, com o ar condicionado ligado, o PMV
variou 0,5 pontos, entre valor máximo e o mínimo calculados. O maior índice obtido
foi 0,5 no final do dia, às 18h00min. O menor valor foi de 0,0 às 8h00min, 30
minutos depois de o ar condicionado ter sido ligado. A partir do acionamento do ar
condicionado, os índices PMV e o PPD vão reduzindo gradualmente.
Observa-se que na Sala 2 o ar condicionado consegue proporcionar um
ambiente termicamente aceitável, segundo a ISO 7730/2005 e com um percentual
menor de pessoas insatisfeitas, 8,3%.
131

Átrio
Os dados utilizados no cálculo do PMV e PPD para o Átrio estão apresentados
na Tabela 26 e Figura 86.
Tabela 26- PMV e PPD no inverno - Átrio
Átrio
12/07/2010 - Sem ar condicionado
TBS Trad UR PMV PPD
(°C) (°C) (%)
(%)
08h00min
26,9 27,4 53,9
1,0
28,6
09h00min
27,9 28,2 52,5
1,2
40,0
10h00min
29,2 29,3 49,0
1,5
55,6
11h00min
30,3 30,4 47,0
1,8
70,5
12h00min
31,3 31,3 44,2
2.1
81.1
13h00min
32,0 32,0 42,4
2,2
87.3
14h00min
32,2 32,2 40,9
2,3
88,5
15h00min
32,2 32,3 40,7
2,3
88,8
16h00min
33,1 33,1 38,7
2,5
93,4
17h00min
33,0 33,0 39,0
2,4
77,5
18h00min
32,2 32,2 41,9
2,3
88,8
3,0
100
90
2,5
80
PMV
60
1,5
50
40
1,0
30
PPV (%)
70
2,0
PMV dia 12/07
PPD dia 12/07
20
0,5
10
0,0
0
08:00
10:00
12:00
14:00
16:00
18:00
Tempo (horas)
Figura 86- PMV e PPD no inverno - Átrio
Através do cálculo do PMV para este ambiente, observa-se que o PMV variou
entre valor mínimo de 1,0 às 8h00min e o máximo de 2,5 às 16h00min. Avaliando os
dados obtidos, pode-se constatar que no período da manhã até as 9h00min, o
ambiente é mais confortável termicamente. Nos restante do dia, as condições são
132
inadequadas e o ambiente torna-se extremamente desconfortável. No horário das
16h00min, o nível de desconforto térmico atinge seu ponto mais crítico, com o PMV
de 2,5 e com expectativa de 93,4% de pessoas insatisfeitas.
Dessa forma, para este ambiente, os valores obtidos para os índices do PMV e
PPD estão fora do intervalo de conforto estabelecido na norma ISO 7730/2005.
133
5.1.4.3 Síntese do conforto térmico
A Figura 87 apresenta graficamente um resumo dos índices PMV obtidos por
meio de medições nas duas estações do ano consideradas, para as situações com ar
condicionado ligado e desligado, para a Sala 1 e Sala 2. Para o Átrio considerou-se
apenas o caso sem condicionamento de ar.
Figura 87- Índices PMV no verão e inverno – Sala 1, Sala 2 e Átrio
134
Fazendo uma análise, desta vez em função da estação, para o Átrio, o PMV
obtido para o inverno é menor que o do verão no período matutino. A partir das
12h00min os valores são semelhantes e próximos ao limite superior do índice, que é
de + 3,0. Portanto, este ambiente pode ser considerado como extremamente
desconfortável durante todo o ano.
Para a Sala 1, comparando-se o PMV obtido para o verão e o inverno,
constata-se que, mesmo sem o ar condicionado, os índices do PMV obtidos para o
inverno são menores que os obtidos para o verão. Outra observação refere-se à
contribuição do ar condicionado no inverno, que consegue proporcionar índices
melhores do que no verão.
A Sala 2 é o ambiente que proporciona as condições térmicas mais agradáveis
e que atende as recomendações da norma ISO 7730/2005. Assim como na Sala 1 os
índices do PMV calculados para o inverno são sempre menores que os obtidos para
o verão.
5.2
RESULTADOS E DISCUSSÕES SOB O PONTO DE VISTA LUMINOSO
Os resultados obtidos através de medições in loco, na estação de verão, sob o
ponto de vista luminoso são apresentados em duas partes. A primeira, relativa ao
conforto luminoso proporcionado pela iluminação artificial na Sala 1 e Sala 2. A
segunda trata da contribuição da luz natural no ambiente e o possível aproveitamento
para melhorar o nível de conforto luminoso e a economia de energia alcançada com a
iluminação nos ambientes.
5.2.1 Iluminação artificial
Para a determinação da iluminância média dos ambientes iluminados
artificialmente, Sala 1 e Sala 2, foi realizada uma análise estatística simplificada
através do cálculo da média aritmética de todos os pontos medidos nos ambientes.
Devido à forma espacial irregular da Sala 2, e da falta de uniformidade na
distribuição das luminárias, assim como foi feito no caso do desempenho térmico,
135
optou-se por dividir este ambiente em três zonas, ilustradas na Figura 88. Dessa
forma, para realizar o cálculo final, foi encontrada a média aritmética das 3 zonas.
Figura 88- Distribuição das luminárias na Sala 1 e Sala 2
A partir dos dados das medições da iluminação artificial foram traçadas curvas
isolux, para a Sala 1 e Sala 2. Estas curvas, traçadas com o software Surfer 8.1,
auxiliam na visualização da distribuição dos níveis de iluminâncias do ambiente.
Observa-se na Figura 89, que ilustra as curvas isolux traçada para a Sala 1, que
os maiores níveis de iluminâncias estão concentrados na área centro esquerda do
ambiente. Esta distribuição era previsível, pois nesta região estão concentradas as
luminárias instaladas.
A iluminância máxima medida foi de 1008 lux e a mínima de 253 lux,
resultando em um valor médio de 665 lux. Comparando-se o valor médio calculado
para a iluminância com o valor de referência (750 lux), conclui-se que, para atingir o
nível adequado definido em norma, seria necessário fazer a complementação da
iluminação.
136
Figura 89- Curvas isolux da iluminação artificial na Sala 1
Para a Sala 2, ou melhor, para as zonas estabelecidas, as curvas isolux são
apresentadas em duas figuras, uma contemplando as Zonas 1 e 2, e outra para a Zona
3, Figura 90.
Figura 90- Curvas isolux da iluminação artificial na Sala 2/ Zona1, Zona 2 e Zona 3
Na Zona 1 observa-se a falta de uniformidade e a existência de regiões com
baixos níveis de iluminâncias. Estes pontos estão mais concentrados nas áreas
próximas aos vidros da fachada principal e em locais onde as luminárias estão mais
espaçadas. Para esta zona, o máximo valor medido foi de 505 lux e o mínimo de 176
lux. O valor da iluminância média obtido ficou na faixa de 311,11 lux, um valor que
representa aproximadamente 41,48% do valor de referência de 750 lux.
137
Na Zona 2 as luminárias estão distribuídas mais uniformemente, o que resulta
numa variação menor dos níveis de iluminâncias do que os observados na Zona 1. Os
valores de iluminâncias medidos foram: máximo de 489 lux, mínimo de 312 lux e
médio de 422, 28 lux. Este valor médio representa 56,30% do valor de referência,
situação que também exige a complementação de luz, de maneira a tornar o ambiente
adequado à atividade desenvolvida.
Na Zona 3, na área onde as luminárias estão distribuídas com mais
uniformidade, os valores medidos das iluminâncias são menos variáveis. Na área à
esquerda, no local onde ocorre uma falha na distribuição da luminária, observa-se um
valor de iluminância inferior à média. Os valores de iluminâncias medidos foram:
máximo de 545 lux, mínimo de 149 lux e média de 412,10 lux, que representa
54,94% do valor de referência.
A Tabela 27 sintetiza os valores de iluminâncias máximas e mínimas medidas e
as médias calculadas, e os contrastes calculados pela Equação 13. O valor de
referência é igual a 750 lux.
Tabela 27- Resumo da iluminâncias obtidas com a iluminação artificial
Iluminância
Iluminância
Iluminância
Ambientes
Máx. (lux)
Mín. (lux)
Média (lux)
Sala 1
1008
253
665,00
Zona 1
505
176
311.12
Sala 2
Zona 2
489
312
422,28
Zona 3
545
149
412,10
Contrastes
0,75
0,65
0,64
0,73
Os resultados obtidos demonstram que a quantidade e a distribuição da
iluminação artificial nas salas são insuficientes e mal distribuídas no ambiente.
Exceção deve ser feita para a Sala 1, que apresenta uma iluminância média próxima
à recomendada. Na Sala 2, nenhuma das zonas atingem os valores recomendados em
norma.
Outro fator a ser considerado com relação à qualidade da iluminação é a
diferença entre as luminâncias, máxima e mínima, obtidas através do cálculo dos
contrastes. Nos ambientes avaliados os valores obtidos para os contrastes
demonstram que existem diferenças acentuadas e podem causar perturbações visuais
como ofuscamento e/ou deslumbramento.
138
5.2.2 Iluminação natural

Sala 1
Como exposto anteriormente, da luz que incide sobre a superfície envidraçada,
uma parte é refletida, outra é absorvida e a terceira parte transmitida para o interior.
Os vidros refletivos são conhecidos pela sua alta capacidade de reflexão que
contribui para a redução na transmissão da luz solar e, portanto, afeta na diminuição
do calor e na quantidade de luz visível no ambiente.
As medições dos níveis de iluminância na Sala 1 permitiram quantificar e
avaliar a distribuição da contribuição da luz diurna no ambiente onde a proporção de
vidro na fachada, Window Wall Ratio (WWR), é de 98,50%.
Através do traçado das curvas isolux para cada horário de medição,
representadas na Figura 91, Figura 92, Figura 93 e Figura 94, observa-se que a
contribuição da luz diurna (CDL) e a sua distribuição decrescem gradativamente ao
longo do dia, e variam, principalmente, à medida que se afasta do vidro da fachada.
Quanto à penetração da luz natural em função da distância pode-se dizer que a
luz que atinge o plano horizontal da mesa de trabalho é representativa no ambiente
durante todo o dia, exceto às 15h00min.
m)
(
m)
(
139
(
(
m)
m)
m)
m)
(
Figura 92- Luz natural às 11h00min – Sala 1
(
Figura 91- Luz natural às 9h00min – Sala 1
(
(
m)
m)
Figura 93- Luz natural às 13h00min – Sala 1
Figura 94- Luz natural às 15h00min – Sala 1
Na Tabela 28 são apresentados os valores máximos, mínimos e médios e a
contribuição da luz do dia nos horários medidos para a Sala 1.
Tabela 28- Luz natural medida - Sala 1
Iluminância
Iluminância
Horário
Máx. (lux)
Min. (lux)
9h00min
607
78
11h00min
574
79
13h00min
410
44
15h00min
115
11
* Céu encoberto por causa da chuva
Iluminância
Média (lux)
259,00
230,84
172,66
53,96
Iluminância
externa (lux)
10.200
10.076
10.280
228*
CLD méd.
(%)
2,54
2,29
1,68
0,24
Contrastes
0,84
0,96
0,88
0,86
140
O valor de CDLmédio calculado para a edificação mostrou que existe uma
porcentagem significativa de luz transmitida pelo vidro. Este potencial poderia ter
sido aproveitado no projeto de iluminação como um fator de economia de energia,
desde que observados alguns cuidados quanto aos ganhos de calor e iluminação
excessiva nas áreas próximas aos vidros da fachada.
Também fica claro que, somente com a luz natural, é impossível atingir o nível
de iluminância recomendado em todas as horas do dia. Outros problemas são os
relativos à distribuição da iluminação e dos contrastes acentuados, que podem
provocar problemas com a redução da luz à medida que se afasta das aberturas de
iluminação, ou excesso de luz que provoca o desconforto visual para quem fica nas
áreas próximas às aberturas.

Sala 2
As medições dos níveis de iluminância na Sala 2 permitiram quantificar e
avaliar a distribuição da contribuição da luz diurna no ambiente onde a proporção de
vidro na fachada, Window Wall Ratio (WWR), é de 21,37%.
Através do traçado das curvas isolux para as Zonas 1 e 2, representadas na
Figura 95, Figura 96, Figura 97 e Figura 98 para cada horário de medição, observa-se
que a contribuição da luz diurna (CDL) e a sua distribuição decrescem
gradativamente ao longo do dia, e variam, principalmente, à medida que se afasta do
vidro da fachada.
Para a Zona 3 optou-se em não representar graficamente a variação dos níveis
de iluminância já que dos valores medidos são muito baixos ou nulos. O fato já era
esperado, uma vez que esta zona não possui nenhum tipo de abertura voltada para o
exterior.
Quanto a penetração da luz natural em função da distância constata-se que a
luz que atinge o plano horizontal da mesa de trabalho ocorre até a distância de dois
metros e é representativa no ambiente até as 13h00min. Após esse horário a
contribuição é menor. A região central é uma área que não recebe influencia da luz
natural em nenhum horário do dia. Observa-se, ainda, que a luz que penetra pela
abertura direita da Zona 2, não é muito expressiva. Foram medidos os valores
141
máximo de 46 lux e mínimo de 6 lux. A penetração da luz natural por essa abertura
m)
(
não ultrapassa um metro de distancia da janela.
500
460
440
420
400
360
300
200
100
60
40
20
0
3
2
1
Zona 2
Zona 1
0
0
2
4
6
8
10
12
14
Figura 95- Luz natural às 9h00min – Sala 2/ Zona 1 e Zona 2
m)
(
(
m)
460
440
420
400
380
340
300
200
100
80
60
40
20
0
3
2
1
Zona 2
Zona 1
0
0
2
4
6
8
10
12
(
14
m)
m)
(
Figura 96- Luz natural às 11h00min– Sala 2/ Zona 1 e Zona 2
340
300
280
240
200
150
100
40
30
20
0
3
2
1
Zona 2
Zona 1
0
0
2
4
6
8
10
12
Figura 97- Luz natural às 13h00min– Sala 2/ Zona 1 e Zona 2
14
(
m)
m)
(
142
105
100
95
90
85
80
70
50
40
20
10
5
0
-5
3
2
1
Zona 2
Zona 1
0
0
2
4
6
8
10
12
(
14
Figura 98- Luz natural às 15h00min– Sala 2/ Zona 1 e Zona 2
m)
Na Tabela 29 estão apresentados os valores máximos, mínimos e médios e a
contribuição da luz do dia nos horários medidos para a Sala 1.
Tabela 29- Luz natural medida - Sala 2
Iluminância
Iluminância
Horário
Máx. (lux)
Min. (lux)
Iluminância
externa (lux)
CLD méd.
(%)
Contrastes
10.200
10.076
10.280
228*
1,33
1,34
1,07
7,62**
0,97
0,96
0,96
0,99
10.200
10.076
10.280
228*
0,09
0,13
0,10
0,60
0,91
0,88
0,96
1,00
9h00min
3
0
10.200
0,01
11h00min
7
0
10.076
0,04
13h00min
3
0
10.280
0,00
15h00min
0
0
228*
0,00
* Céu encoberto por causa da chuva
** O valor maior, na realidade, ocorre devido à redução do nível de iluminamento.
1,00
1,00
1,00
1,00
9h00min
11h00min
13h00min
15h00min
473
448
329
99
14
18
13
1
9h00min
11h00min
13h00min
15h00min
32
40
46
6
3
5
2
0
Iluminância
Média (lux)
Zona 1
135,75
135,25
110,25
17,37
Zona 2
9,75
13,50
10,62
1,37
Zona 3
1,36
3,72
1,00
0,00
O valor de CDLmédio calculado para a edificação evidencia que existe uma
porcentagem significativa de luz transmitida pelo vidro somente para a Zona 1. Na
Zona 2 e Zona 3 o CDL não é expressivo.
Evidentemente, devido às características construtivas, a luz natural só pode
contribuir com a iluminação da Zona 1. Nas demais zonas é imprescindível o uso da
iluminação artificial em todas as horas do dia. Outros problemas são os relativos à
distribuição da iluminação e dos contrastes acentuados, que podem provocar
143
problemas com a redução da luz à medida que se afasta das aberturas de iluminação
ou excesso de luz que provoca o desconforto visual para quem fica nas áreas
próximas às aberturas.

Átrio
As medições dos níveis de iluminância no Átrio permitiram quantificar e
avaliar a distribuição da contribuição da luz diurna no ambiente. A proporção de
vidro neste ambiente, na cobertura, é de 33%.
As curvas isolux, para cada horário de medição, estão ilustradas na Figura 99,
Figura 100, Figura 101 e Figura 102. Pode-se constatar que a contribuição da luz
diurna (CDL) e a sua distribuição decrescem gradativamente ao longo do dia.
1000
900
800
700
600
500
440
400
300
200
120
100
80
60
0
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Figura 99- Luz natural às 9h00min - Átrio
850
800
700
600
500
450
400
300
250
200
100
50
0
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
Figura 100- Luz natural às 11h00min - Átrio
35
(
m)
144
850
800
700
650
600
500
450
400
300
200
150
100
50
0
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
(
m)
Figura 101- Luz natural às 13h00min - Átrio
850
800
700
600
500
450
400
300
250
200
100
50
0
10
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
Figura 102- Luz natural às 15h00min - Átrio
(
m)
Na Tabela 30 estão apresentados os valores máximos, mínimos e médios e a
contribuição da luz do dia nos horários medidos para o Átrio.
Tabela 30- Luz natural medida - Átrio
Iluminância
Iluminância
Iluminância
Iluminância
CLD méd.
Horário
Máx. (lux)
Min. (lux)
Média (lux) externa (lux)
(%)
9h00min
3950
52
473,40
10.200
4,64
11h00min
5830
63
667,83
10.076
6,62
13h00min
836
18
183,97
10.280
1,79
15h00min
157
05
50,70
228*
22,23**
* Céu encoberto por causa da chuva
** O valor maior, na realidade, ocorre devido à redução do nível de iluminamento.
Contrastes
0,99
0,99
0,98
0,97
145
Os valores encontrados para o CDLmédio, nos diversos horários, deixam claro
que uma porcentagem significativa de luz é transmitida através do vidro da
cobertura. Na verdade, para este caso há uma contribuição excessiva de luz natural,
que compromete as condições térmicas e luminosas no ambiente. Neste caso
deveriam ser tomadas algumas medidas para reduzir a transmissão de radiação pela
cobertura e melhorar a distribuição da luz natural no ambiente.
5.2.2.1 Síntese da iluminação artificial e natural
Os levantamentos feitos nos locais estudados permitem afirmar que apenas
com a luz natural é impossível atingir o nível de iluminância, recomendado pela
norma, em todas as horas do dia.
Outros problemas detectados são relativos à distribuição da iluminação e
contrastes acentuados, que podem provocar problemas, seja por luz excessiva ou a
menor, à medida que se afasta das aberturas de iluminação provocando desconforto
visual para quem atua em áreas próximas às aberturas. A solução para esses
problemas seria um projeto de iluminação integrado, que fizesse uso de tecnologias
tais como timers, dimmers e fotocélulas, que auxiliam no ajustamento dos níveis de
iluminância artificial em relação ao nível de iluminância variável da luz natural.
Quanto à distribuição de luz, o uso em conjunto com persianas e prateleiras de luz
poderia ser estudado para melhorar a distribuição e condução da luz para o interior.
Para fins ilustrativos, foram efetuados cálculos relativos à economia de energia
elétrica que seria obtida, caso melhor aproveitada fosse a luz da abóboda celeste,
apenas para a Sala 1. Através da diferença da contribuição da luz natural em relação
ao valor médio encontrado para o nível de iluminamento, pode-se estimar a redução
do consumo de energia elétrica, admitindo-se a hipótese de integração dos dois
sistemas de iluminação. Esta situação está registrada na Tabela 31, que mostra,
ainda, o percentual de economia.
146
Tabela 31- Sistema de iluminação integrado e economia de energia
Iluminância artificial média
Iluminância natural média
(lux)
(lux)
9h00min
665,00
259,00
11h00min
665,00
230,84
13h00min
665,00
172,66
15h00min
665,00
53,96
Economia
(%)
38,95
34,71
25,96
8,11
Os percentuais de economia que seriam alcançados ratificam a importância de
se elaborar um projeto criterioso, com o uso de materiais adequados para otimizar o
desempenho de uma edificação. Em outras palavras, aproveitar ao máximo o
potencial existente e buscar a integração de ambas as fontes de energia: natural e
artificial.
Reforçam esta constatação Vianna e Gonçalves (2007, p. 190), que
afirmam que em edifícios não residenciais o uso da iluminação natural em
combinação com a artificial pode reduzir o consumo de energia elétrica de 30% a
70%.
147
6
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O estudo descrito nesta dissertação teve como objetivo principal estudar o
desempenho térmico e luminoso de um edifício de escritórios público, dotado de
vidro como material da envoltória. Para tanto, lançou-se mão de valores de referência
estabelecidos em normas e também a confrontação com os desempenhos de
edificações semelhantes, porém com padrão tecnológico diferenciado.
Com tal intenção, preliminarmente procedeu-se com o levantamento do estado
da arte sobre o assunto, perpassando pelos aspectos históricos do uso do vidro na
construção civil e abordando-se as suas características físicas, notadamente aquelas
relacionadas com questões que impactam o desempenho do edifício tanto do ponto
de vista de desempenho térmico como luminoso.
De maneira a estabelecer a base conceitual do ponto de vista técnico-legal, na
sequência, foram tratadas as questões de ordem normativa, analisando tanto
documentos nacionais como de organismos internacionais. Em particular, tópicos
relacionados com o conforto térmico e luminoso em edificações, norteadores para a
elaboração de projetos e avaliação do tipo de construção enfocada.
Feita a caracterização da área de estudo e definidos os equipamentos e métodos
a serem seguidos, levantamentos experimentais foram realizados, acompanhados de
estudos de natureza analítica e computacional, seja para a determinação de respostas
adicionais as medições, ou para confrontar com os dados encontrados. Dada a
indivisível relação entre conforto ambiental e eficiência energética, na parte final do
documento avalia-se esta importante questão, a luz de recomendações existentes no
país.
Nesse sentido, as
principais
constatações
evidenciadas
encontram-se
destacadas na parte que segue deste capítulo conclusivo.
 Sob a ótica do conforto ambiental
O projeto e a sua execução, embora concebidos com técnicas de projeto com
princípios arquitetônicos contemporâneos e equipamentos dotados de tecnologias
modernas, à época da construção, não resultaram em desempenho satisfatório para a
148
edificação, particularmente no tocante ao desempenho térmico, que se mostra bem
aquém dos padrões recomendados.
Pode-se verificar a influencia do tipo de vidro e das dimensões das aberturas,
quanto a adequação da tipologia ao clima local e as suas implicações nos níveis de
conforto ambiental e de desempenho térmico da edificação. Em termos de conforto
térmico pode-se constatar, que ambientes com maiores áreas envidraçadas, como a
Sala 1 e Átrio, foram os que apresentaram pior desempenho. As temperaturas
internas na Sala 1 atingiram sempre valores superiores aos da Sala 2.
Na Sala 1 e Sala 2 Zona 1, pode-se concluir que o painel de vidro da sala
permite a entrada da luz solar em quantidade para o seu aproveitamento na redução
do consumo de energia elétrica para a iluminação, desde que feitas algumas
considerações para a redução dos contrastes e ofuscamento que seriam causados se
não tomadas providencias na distribuição dessa luz.
A cobertura do Átrio, que faz uso integral de vidro, demonstrou ser um fator
que contribui para o desconforto térmico e luminoso dos transeuntes. As
temperaturas internas mostraram ser sempre elevadas e os contrastes luminosos
muito altos.
Constatou-se também a influência das estações do ano no desempenho térmico,
uma vez que do verão e do inverno, a edificação apresentou um comportamento
diferente, principalmente por causa da incidência da radiação solar nas áreas de vidro
das fachadas.
 Sob o ponto de vista de eficiência energética
Alem do inadequado desempenho térmico, verificou-se também que a
edificação não é eficiente energeticamente, principalmente no que diz respeito ao
consumo de energia do sistema de condicionamento de ar. Apesar deste fato
negativo, como dito, não se atingem níveis de conforto que possam ser considerados
satisfatórios.
Acrescenta-se, que as taxas elevadas de vidro nas fachadas (WWR) podem
contribuir para a redução do consumo de energia elétrica por meio do melhor
aproveitamento da iluminação natural. Contudo, quando este fato não é considerado
nas fases iniciais de projeto, as alternativas para a adequação são complexas e
149
requerem estudos detalhados. Neste estudo de caso, o que se observou foi que o
vidro utilizado no envidraçamento vertical não cumpre essa função, pois apesar de
permitir a entrada de luz natural em quantidade suficiente, não bloqueia a
transmissão de calor. Na tentativa de reduzir a transmissão de calor fez-se uso de
proteções internas, persianas, que podem até reduzir parcialmente o ganho de calor,
porém, bloqueiam quase que totalmente a luz natural e o contato visual com o
exterior.
Diante do exposto, é importante ressaltar a importância do projeto
arquitetônico e sua adequação a realidade local. Devido à grande diversidade
climática do país, as conseqüências da repetição e cópia de padrões e parâmetros
arquitetônicos de outras regiões, geram níveis de conforto térmico e luminoso
inadequados, que geralmente influenciam na demanda de energia elétrica para se
alcançar níveis melhores de conformo.
Muito embora a proposta do tema da dissertação não tivesse a pretensão de
propor reformas estruturais no prédio estudado, a simulação dos ambientes levou a
resultados animadores em termos de desempenho energético, se fossem adotadas
medidas como a redução das áreas de vidro nas fachadas e substituição do tipo de
vidro.
Por último, fazendo uma avaliação global da edificação, os indicadores
encontrados para todos os itens avaliados apresentaram-se em patamares inferiores
aos mínimos recomendados em norma. Este fato leva à conclusão de que, do ponto
de vista do conforto e da eficiência energética, o edifício não se mostra satisfatório,
podendo, portanto, servir como referência para evitar que outros projetos venham a
incorporar aspectos que, em tese, poderiam ser otimizadores da edificação em sua
acepção mais ampla.
 Sugestão para trabalhos futuros
O complexo construtivo do TRT apresenta uma extensa área e ambientes
igualmente diferentes construtivamente e de usos. De acordo com a proposta do
estudo e objetivos traçados, não foram esgotadas as possibilidades de avaliação da
edificação e/ou materiais e técnicas utilizadas, fato que deixa aberta a possibilidade
150
de novas pesquisas, dentre as quais, a título de sugestão para trabalhos futuros, podese destacar:

Ampliar o estudo, de maneira a abranger todas as áreas da edificação da
Corte e do próprio complexo do TRT, com o objetivo levantar o consumo
total de energia elétrica e evidenciar as potencialidades de redução do
consumo;

Incluir nos estudos computacionais a avaliação da variável luminosa dos
vidros;

Simulações com mais opções de vidros e tipos de sombreamentos externos e
internos
151
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161
APÊNDICE A
EXPERIMENTO COM GLOBOS ALTERNATIVOS
Este estudo teve por finalidade verificar e comparar os resultados obtidos por globos
alternativos com a inserção integral de termo-higrômetros. Comparando-os a um
instrumento de cobre de dimensões padronizadas e um termopar, na determinação
das temperaturas médias radiantes, a partir de medições de temperatura do ar e
temperatura de globo. Para tanto, foram construídos e utilizados globos de plástico
de 9 e 12 cm de diâmetro, combinados com os dois tipos de sensores, termohigrômetro datalogger e termopar com HOBO.
O experimento foi realizado no interior do Laboratório de Conforto Ambiental da
Universidade de Cuiabá (UNIC), Cuiabá - MT. Foram testados: um termômetro de
globo de cobre com 15 cm de diâmetro, considerado como padrão ou referência nas
medições de temperatura e umidade do ar, e temperatura de globo (Figura 1a); três
termo-higrômetros com datalogger e um termopar com HOBO.
O termopar e dois dos termo-higrômetros testados foram inseridos nos globos
plásticos para a obtenção das temperaturas de globo. O terceiro termo-higrômetro
testado foi destinado à medição das condições ambientais de temperatura e umidade
do ar, no local do experimento.
Os globos alternativos foram confeccionados a partir de duas tipologias de esferas
ocas com diâmetros de 9 cm e 12 cm, de material plástico, utilizadas em decorações
natalinas. As esferas tiveram recortadas uma das bases para adaptação de bocais
rosqueáveis, retirados de embalagens de pigmentos para tintas, utilizadas na
construção civil. Após realizar a adaptação dos bocais nas esferas, utilizando-se cola
plástica, foram aplicadas nas superfícies externas das esferas duas demãos de tinta
spray na cor preta fosca.
No interior dos globos foram inseridos os sensores com data logger, responsáveis
pela medição e registro dos sinais, respectivamente. Nos globos de diâmetros de 9
cm e 12 cm foram inseridos os termo-higrômetros com data logger, modelo HT4000, do fabricante ICEL (Figura 1). Em outra unidade de 9 cm de diâmetro, foi
inserido um sensor termopar TMC 50-HD, conectado a um HOBO data logger U-12012, do fabricante ONSET.
(b)
(a)
Figura 1 – Globos negros alternativos e os termo-higrômetros com data logger
162
A Tabela 1 apresenta a especificação técnica de cada sensor.
Tabela 1 – Especificações dos equipamentos
Termômetro de globo, TGD -100, INSTRUTERM
Termo-higrômetro datalogger, HT- 4000, ICEL
Termopar TMC 50-HD, ONSET
Intervalo
- 10 °c a + 150 °c
- 40 °c a + 70 °c
-20°c a + 70 °c
Temperatura
Precisão
± 0,1 °c
± 1,0 °c
± 0,4 °c
Resolução.
0,1 °c
0,1 °c
0,1 °c
Como fontes de calor foram utilizadas duas lâmpadas incandescentes, inicialmente de
40 W de potência e, na seqüência, 100 W. Os termo-higrômetros e o HOBO foram
configurados para adquirirem sinais a cada 30 segundos, durante um período de uma
hora.
Visado proporcionar uma irradiação o mais homogênea possível para a todos os
componentes sob teste, os globos plásticos foram nivelados na mesma altura do globo
de cobre. Os globos negros foram montados sobre uma mesa e distribuídos
uniformemente nos vértices de um quadrado equilátero, com espaçamento de um metro
entre eles. A fonte de calor, como dito, formada por uma luminária foi disposta no
ponto central da diagonal do quadrado equilátero (Figura 2).
(a)
(b)
Figura 2 – Foto do arranjo e esquema de montagem do experimento
A partir dos dados obtidos com as medições de temperatura do ar (Ta )e globo (Tg )
calculou-se as temperaturas médias radiantes (Trdmed) para cada tipo de globo com
seu respectivo sensor, através da Equação 1 (ISSO 7726/1996):
Eq 1
Considerou-se nos cálculos das temperaturas médias radiantes os diâmetros de cada
globo (d= 9, 12 e 15 cm), a emissividade (Ԑg) de 0,95 devido a cor preta do globo, a
constante de Stefan-Boltzman (σ) de 5,67x10-8 W/m2. K4. Por se tratar de um
ambiente fechado com a velocidade do ar muito próxima de zero adotou-se o
163
coeficiente de transferência de calor (hcg) calculado pela equação Eq.2, dada para
convecção natural.
Os dados obtidos das temperaturas médias radiantes para cada instrumento
submetidos a radiação de 40 W e 100 W aplicaram-se testes estatísticos para a
verificação das igualdades das médias e variâncias. Posteriormente calculou-se o erro
relativo máximo para cada equipamento.
A partir da metodologia definida foram calculadas as temperaturas médias radiantes
dos equipamentos propostos neste trabalho. O período de análise contempla os
primeiros 20 minutos de medições. Após este período as temperaturas tenderam a se
estabilizar até o final da medição de 60 minutos. Os resultados e a análise estatística
estão apresentados separadamente, para cada intensidade de radiação utilizada.
O Gráfico 1 ilustra as temperaturas médias radiantes obtidas com os instrumentos
submetidos à radiação de 40W
27,50
27,30
Temperatura média radiante ( °C)
27,10
26,90
26,70
Globo padrão de cobre d=15cm
26,50
Globo plástico d= 9cm com
termopar
26,30
Globo plástico d= 12cm com termohigrômetro
26,10
Globo plástico d= 9cm com termohigrômetro
25,90
25,70
20:00
19:00
18:00
17:00
16:00
15:00
14:00
13:00
12:00
11:00
10:00
09:00
08:00
07:00
06:00
05:00
04:00
03:00
02:00
01:00
00:00
25,50
Tempo (minutos)
Gráfico 1 – Temperaturas médias radiantes calculadas para uma radiação térmica de 40W
Os dados das temperaturas médias radiantes foram analisados estatisticamente
através do cálculo da ANOVA. Os resultados obtidos estão representados na Tabela
2:
164
Tabela 2 – ANOVA para as temperaturas médias radiantes submetidas à radiação de 40 W
Anova: fator único
RESUMO
Grupo
TG cobre
TGP termopar
TGP d= 12 cm
TGP d= 9 cm
Contagem
41
41
41
41
ANOVA
Fonte da variação
Entre grupos
Dentro dos grupos
SQ
11,19196904
11,70010917
Total
22,89207821
Soma
1079,994
1104,173
1105,104
1087,975
gl
Média
26,34132
26,93105
26,95376
26,53597
Variância
0,047916
0,142187
0,054068
0,048332
MQ
F
3 3,730656 51,01705
160 0,073126
valor-P
3,41814E-23
F crítico
2,661108311
163
Observa-se que para um nível de significância de 5 % os valores obtidos para as
médias, variâncias e o valor –P, confirmam a hipótese de mesma igualdade de
médias. A maior diferença na variância verificada foi a do dispositivo dotado de
termopar, porém esta diferença não chega a ser significativa, pois o erro relativo
máximo obtido para este equipamento foi de 3,5% em relação a temperatura média
radiante obtida pelo termômetro de globo de cobre. Os demais erros relativos
máximos calculados foram de: 2,88% para o termômetro de globo plástico de
diâmetro de 12 cm, e de 1,57% para o termômetro de globo plástico de 9 cm.
O mesmo procedimento anterior foi repetido para a temperatura radiante de 100 W.
Assim como no caso anterior, neste também se observa que para um nível de
significância de 5 %, os valores obtidos para as médias, variâncias e o valor –P
confirmam a hipótese de igualdade de médias. O maior erro relativo máximo
calculado foi para o dispositivo dotado de termopar, com 2,77%, seguido pelo
termômetro de globo plástico de diâmetro de 12 cm com 1,97 %, de 0,58% para o
termômetro de globo plástico de diâmetro de 9 cm.
Considerando a média de erros encontrados, pode-se definir a expressão de uma reta
y = a. x para efetuar-se a correção dos valores através da regressão linear. As
equações obtidas e o coeficiente de determinação (R2) que expressa o percentual dos
pontos medidos explicados pela regressão estão apresentados na Tabela 3.
Tabela 3 – Equações de correção e coeficiente de determinação
Temperatura de globo: TGD-100 x Globo plástico d= 9 cm +
termopar
Temperatura de globo: TGD x Globo plástico d= 9c m + HT-400
Temperatura de globo: TGD x Globo plástico d= 12 cm + HT-400
Y = a.x
Y = 0,994547 x
R2
0,999804
Y = 0,979051 x
Y = 1,000609 x
0,999970
0,999957
Nota-se, que os coeficientes de correção e coeficiente de determinação (R2) estão
muito próximos de unidade o que confirma a hipótese de igualdade entre os valores
obtidos pelos quatro dispositivos testados.
165
ANEXO A
REGISTRO DE CONTAS
DE ENERGIA ELÉTRICA DO TRT
166
167
ANEXO B
CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA - ELEVADORES DA CORTE
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