UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
Lótos Dias Medeiros
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto Habitacional: O estudo de
caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP
São Paulo
2014
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto
Magalhães Prado - CECAP
de formas
o emprego
construtivo paraOhabitações
crítica de sistema
de caso
Zezinho
Habitacional:
estudo com
Medeiros
Lótos DiasAnálise
metálicas tipo túnel a partir de processo de aprovação técnica.
2014
Lótos Dias Medeiros
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto Habitacional: O estudo de
caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP
Dissertação apresentada a Universidade
Presbiteriana Mackenzie, para obtenção do título
de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
Área de concentração: Projeto de Arquitetura e
Urbanismo.
Orientadora: Drª. Célia Regina Moretti Meirelles
São Paulo
2014
Lótos Dias Medeiros
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto Habitacional: O estudo
de caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP
Aprovado em
Dissertação apresentada à Universidade
Presbiteriana Mackenzie como requisito
parcial para a obtenção do título de Mestre
em Arquitetura e Urbanismo.
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________________
Profª. Drª. Célia Regina Moretti Meirelles – Orientadora
Universidade Presbiteriana Mackenzie
____________________________________________________
Prof. Dr. Dominique Fretin
Universidade Presbiteriana Mackenzie
____________________________________________________
Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo
À minha esposa e amigos,
pelo constante incentivo e
apoio; à minha orientadora,
pela confiança na realização
deste trabalho.
Agradecimentos
A Deus, fonte de toda sabedoria, pela força e pela coragem que nos concedeu,
permanecendo ao nosso lado em todo o percurso desta caminhada.
À Drª. Célia Regina Moretti Meirelles, minha eterna gratidão, por ter sido
orientadora persistente e amiga, que, com diretrizes seguras, muita paciência,
constante acompanhamento e incentivo, me aceitou com todas as minhas
restrições e que, com sua competência, me fez concluir esta empreitada.
Ao Dr. Dominique Fretin, pelo muito que me ensinou durante minha carreira
docente e pelas sugestões apresentadas no momento do exame de qualificação.
Ao Dr. Leonardo Marques Monteiro, pelos comentários e sugestões apontadas
no decorrer do exame de qualificação.
Aos amigos e colegas de trabalho do Centro Universitário Belas Artes de São
Paulo, que sempre colaboraram e me incentivaram em vários momentos de
minha vida tão atribulada, fazendo-me repensar e prosseguir.
Aos professores e funcionários da Pós-Graduação Mackenzie, pelo incentivo à
realização deste trabalho.
À Profª. Angélica Ap. Tanus Benatti Alvim, à Profª. Eunice Helena Sguizzardi
Abascal e à Profª. Maria Augusta Justi Pisani por compartilhar conosco seus
conhecimentos.
M488a Medeiros, Lótos Dias
Análise da eficiência térmica em conjunto habitacional: O
estudo de caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP. / Lótos
Dias Medeiros – 2014.
138 f. : il. ; 30cm.
Mestrado (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2014.
Bibliografia: f. 130-135.
1. Habitação Social. 2. Eficiência Térmica. 3.
Desempenho. 4. Avaliação de desempenho. 5. Normas. 6.
Certificação. I. Título.
CDD 728
Que
os
vossos
esforços
desafiem
as
impossibilidades, lembrai-vos de que as grandes
coisas do homem foram conquistadas do que
parecia impossível. (Charles Chaplin)
Resumo
A presente pesquisa aborda a produção da habitação social, com viés no
processo da qualidade de desempenho térmico. Um projeto arquitetônico
que desde o princípio integra, técnicas Bioclimáticas com eficiência
energética e desempenho do edifício, determina um menor custo ao
longo da vida útil do edifício e a qualidade do ambiente interno.
O conjunto habitacional está localizado no município de Guarulhos do
estado de São Paulo, que possui um clima subtropical úmido, com
temperatura média anual de 17ºC a 21ºC1.
O intuito dessa análise é demostrar os conceitos que foram aplicados
pelos arquitetos autores do projeto, sobretudo da preocupação e o
desempenho na qualidade ambiental no empreendimento.
Tomou-se como critérios para a avaliação do desempenho térmico, as
determinações das seguintes normas e certificações ABNT, NBR
15575:2013
“Edificações
Habitacionais
–
Desempenho”,
NBR
15220:2005 “Desempenho térmico de edificações” e a Certificação
brasileira Selo Casa Azul CAIXA “Boas práticas para habitação mais
sustentável”.
Os resultados obtidos demostram a importância do controle sobre a
técnica e a qualidade da arquitetura aplicada e avaliação nos processos
de certificação dos empreendimentos de interesse social, sendo de suma
importância para a colaboração e desenvolvimento do desempenho
ambiental aplicado à edificação.
A pesquisa demostrará a importância das normas e certificações na
qualidade e no desempenho do edifício.
Palavras-chave: Habitação Social; Eficiência térmica; Desempenho;
Avaliação de desempenho; Normas; Certificação.
1
Dados cedidos pelo Ministério da Aeronáutica – Divisão de Meteorologia.
Abstract
This research deals with social housing production, with an approach
concerning its thermal performance. An architectural design that
integrates from the beginning, Bioclimatic techniques with energy
efficiency and building performance, determines a lower cost over the
useful life of the building and the quality of the internal environment.
Housing Project, located in Guarulhos, São Paulo, Brazil, where the climat
is subtropical and humid with annual temperatures ranging from 17ºC a
21ºC2 .
The aim of this analysis is to demonstrate the concepts applied by the
architects who designed the buildings, moreover their concern with the
performance of the enterprise environmental performance.
The evaluation criteria is based mainly in the following standards and
certifications ABNT NBR 15575: 2013 "Building Housing - Performance,"
NBR 15220: 2005 "Thermal performance of buildings" and the Brazilian
Certification Selo Casa Azul CAIXA" Good practices for more sustainable
housing."
The obtained results demonstrate the control over the technique and the
applied architectural quality as well as the evaluation of the social housing
project’s venture, being of great importance for the collaboration and the
development of the environmental performance, applied to buildings.
The research will demonstrate the importance of standards and
certifications on quality and building performance.
Key-Words: Social Housing, Thermal efficiency: Performance evaluation;
2
Data provided by the Ministry of Aeronautics - Meteorology Division
Lista de abreviaturas, siglas e símbolos
(µ)
Coeficiente de amortecimento
(AQS)
Sistemas de água quente
(c)
Calor específico
(d)
Densidade absoluta
(e)
Espessura
(HVAC)
Sistemas de ventilação, ar-condicionado
(ITS)
Índice de “Stress” Térmico
(λ)
Condutividade térmica
(φ)
Atraso ou retardo térmico
(𝛚𝐬)
Amplitude da temperatura superficial interna
(𝜽𝒔 )
Amplitude da temperatura do ambiente externo
𝑱⁄𝒌𝒈 𝑲
Joule por quilograma e por kelvin
𝑾𝒉⁄𝒌𝒈𝑲.
Calor específico em joules por quilograma Kelvins
(𝝆)
Densidade
°C
Grau Celsius
ABNT
Associação Brasileira de Normas Técnicas
APO
Avaliação Pós-Ocupação
CO2
Dióxido de Carbono
CONSTRUMAT
Feira da construção
CT
Capacidade térmica
FAUUSP
Faculdade Arquitetura e Urbanismo da Universidade São Paulo
FGTS
Fundo de Garantia por Tempo de Serviço
H
Horizontal
IPT
Instituto de Precisões e Tecnologia
Km²
Quilômetro quadrado
LABEEE
Laboratório de Eficiências Energéticas em Edificações
M
Metro
M/S
Metro por segundo
NBR
Norma Brasileira
NW
Noroeste
SINDUSCON
Sindicato da Indústria da Construção Civil
SW
Sudoeste
TRNSYS
Transient System Simulation Tool
UFSC
Universidade Federal de Santa Catarina
W
Oeste
ZEIS
Zona Especial de Interesse Social
𝑱 ∕ 𝒎𝟑 𝑲
Joule por metro cúbico e por Kelvin
𝒌𝑾𝒉 ∕ 𝒎𝟑 𝑲
Quilowatts por metro cúbico e por Kelvins
Sumário
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................. 22
1.1 – JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO TEMA ............................... 24
1.2 – Objeto............................................................................................25
1.3 – Objetivo Geral ............................................................................. 25
1.4 – Objetivos Específicos................................................................. 25
1.5 – Método ......................................................................................... 26
2. O ESTADO DA ARTE .................................................................................. 27
2.1 - A ESSÊNCIA DO CONFORTO ..................................................... 27
2.2 - O Ambiente Humano ................................................................... 28
2.3 - O Ambiente Psíquico .................................................................. 29
2.4 - O Ambiente Externo .................................................................... 30
2.5 - O Conforto Ambiental ................................................................. 30
2.5.1 - Conforto térmico na edificação................................................36
3. ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS .............................................................. 37
3.1 - PROCEDIMENTOS PARA UMA ARQUITETURA DE EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA .................................................................................................. 40
3.2 – A orientação solar para as unidades habitacionais................. 41
3.3 – O processo da ventilação na edificação ................................... 42
3.4.1 – Inércia térmica ........................................................................... 46
3.4.2 – Atraso térmico ............................................................................ 47
3.4.3 – Capacidade de amortecimento .................................................. 48
3.4.4 – Calor específico e a capacidade calorífica volumétrica ............. 48
3.4.5 – O uso da inércia térmica em edificações ................................... 50
4. CONJUNTO HABITACIONAL SUSTENTÁVEL: CASO “TOSSA DEL MAR”
......................................................................................................................... 51
4.1 – CICLO DE VIDA TOSSA DEL MAR.............................................. 54
4.2 – Análise das composições das vedações em Tossa Del Mar .. 55
4.3 – Energia e eficiência térmica Tossa Del Mar ............................. 59
5. AS CONSIDERAÇÕES DAS NORMAS – 15575:2013 E A 15220:2005
SOBRE CONFORTO
AMBIENTAL......................................................................................................61
6. A CERTIFICAÇÃO BRASILEIRA “SELO CASA AZUL CAIXA” ................68
7. PROGRAMAS PARA ANÁLISE E SIMULAÇÃO ........................................ 73
8. OS ESTUDO DE CASO ............................................................................... 75
8.1 – CONJUNTO HABITACIONAL ZEZINHO MAGALHÃES PRADO –
CECAP (CONDOMÍNIO ESPÍRITO SANTO) ................................................... 75
8.2 – A área do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado .. 78
8.3 – Dados do projeto ....................................................................... 80
8.4 – O clima da região metropolitana de São Paulo ....................... 82
8.5 – O clima do município de Guarulhos.......................................... 83
8.6 – Localização e descrição da área em estudo ............................ 84
8.7 – Análise de conforto térmico nas unidades habitacionais ....... 86
8.8 – Análise de insolação e sombreamento da unidade habitacional
............................................................................................................... 88
8.9 – Resfriamento passivo, pelo princípio da ventilação cruzada na
unidade habitacional ........................................................................... 96
8.10 – Parâmetros para medições de desempenho térmico por
atribuições da norma de desempenho NBR 15575:2013 e da
certificação Selo Casa Azul CAIXA, na unidade habitacional
(intermediária) do bloco Espírito Santo – Zezinho Magalhães Prado
............................................................................................................. 100
8.10.1 – Medições in loco .................................................................... 100
8.10.2 – Cálculo de desempenho térmico da unidade habitacional –
(Temp. Efetiva Corrigida) ..................................................................... 104
8.10.3 – Transmitância térmica, atraso térmico na unidade habitacional
............................................................................................................. 114
8.10.4 – Simulação da eficiência térmica utilizando o software Designer
Builder ................................................................................................. 122
9. CONSIDERAÇÕES .................................................................................... 127
12. REFÊNCIAS ............................................................................................ 130
ANEXOS..........................................................................................................136
LISTAS DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Carta bioclimática proposta por Givoni. Fonte: disponível em:
<www.reitoria.uri.br/~vivencias/Numero_005/artigos/artigos_vivencias_05/artigo
_006.htm> - Acesso em: 3 de fev., 2013...........................................................66
Gráfico 2 - Carta bioclimática proposta por Givoni. Fonte: disponível em:
<www.reitoria.uri.br/~vivencias/Numero_005/artigos/artigos_vivencias_05/artigo
_006.htm> - Acesso em: 3 de fev., 2013...........................................................67
Gráfico 3 - Gráfico de temperaturas do mês de janeiro de 2013. Fonte:
<www.accuweather.com/pt/br/guarulhos/36369/month/36369?monyr=1/01/2013
> – Acesso em: 20 maio 2014. - Nota: modificado pelo Autor........................102
Gráfico 4 - Gráfico de temperaturas do mês de junho de 2013 - Fonte:
<www.accuweather.com/pt/br/guarulhos/36369/month/36369?monyr=1/01/2013
> - Acesso em: 20 maio 2014 - Nota: modificado pelo Autor..........................103
Gráfico 5 - Gráfico de Temperatura Variável no dia de Verão da Tabela de simulação
do apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional
Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Fonte: Modelagem no
software Designer Builder. Nota: do Autor...............................124
Gráfico 6 - Gráfico de Temperatura Variável no dia de inverno da Tabela de simulação
do apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional
Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Fonte: Modelagem no
software Designer Builder. Nota: do Autor...............................126
0
LISTAS DE TABELAS
Tabela 1 - Dados de Clima – São Paulo. Fonte: FROTA; SCHIFFER,2003 - Manual
de Conforto Térmico, p. 215 – Nota: Modificado pelo Autor...............................40
Tabela 2 - Dados de Radiação Solar Incidente (Ig) sobre Planos Verticais e
Horizontais (°C). Na latitude: 23°36’ sul da Cidade de Guarulhos no Estado de
São Paulo. Fonte: FROTA; SCHIFFER,2003 - Manual de Conforto Térmico, p.
232 – Nota: Modificado pelo Autor......................................................................40
Tabela 4 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota:
modificado pelo autor. ........................................................................................ 63
Tabela 5 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota:
modificado pelo autor. ........................................................................................ 63
Tabela 6 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para um dia típico de verão - Fonte: NBR – 15575:2013 – Nota: modificado pelo
autor. .................................................................................................................. 64
Tabela 7 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para um dia típico de inverno. Fonte: NBR – 15575:2013 – Nota: modificado pelo
autor. .................................................................................................................. 64
Tabela 8 – Tabela dos símbolos térmicos - Fonte: NBR – 15220:2005: Desempenho
térmico, 2005. .................................................................................................... 65
Tabela 9 - Critérios de análise para certificação Selo Casa Azul CAIXA - Fonte:
OFICINA SINDUSCON/SP - Nota: modificado pelo autor.................................. 71
Tabela 10 – Quadro de critérios de avaliação pela categoria 2 - PROJETO E
CONFORTO – Estratégias para a arquitetura bioclimática, demarcadas na cor
azul – Fonte: Selo Casa Azul versão web – Nota: modificado pelo autor. ......... 72
Tabela 11 – Quadro da equipe que constituiu o Escritório técnico da CECAP. Fonte:
REVISTA DESENHO, 1972. .............................................................................. 80
Tabela 12 - Tabela do horário de insolação da fachada 1 (interna). Fonte: Autor. ... 90
Tabela 13 - Tabela do horário de insolação da fachada 2 (externa). Fonte: Autor. .. 91
Tabela 14 - Trecho extraído da tabela 6 de estratégias do caderno de certificação Selo
Casa Azul CAIXA – Fonte: CAIXA (2010). Nota: modificado pelo Autor. ........... 99
Tabela 15 - Tabela de ganhos de calor solar (Ig), adquirido por hora em determinada
posição de fachada - Fonte: Autor..........................................105
Tabela 16 - Tabela de ganhos de calor solar (Ig) no mês de Junho, adquirido por hora
em determinada posição de fachada - Fonte: Autor. ....................................... 110
1
Tabela 17 - Memorial de cálculo da parede de concreto armado. Fonte: FRETIN
(2013). Nota: modificado pelo Autor. ................................................................ 115
Tabela 18 - Tabela de Transmitância térmica e atraso térmico de paredes e
coberturas. Fonte: NBR 15220 – parte 3 (2005c). Nota: modificado pelo Autor.
......................................................................................................................... 116
Tabela 19 - Tabela extraída da NBR 15220:2005 – parte 3: Aberturas, Vedações e
condicionamento térmico passivo – Fonte: NBR 15220:2005 – parte 3. Nota:
modificado pelo Autor........................................................................................116
Tabela 20 - Tabela de aberturas para ventilação. Fonte: NBR 15220:2013 – parte 3.
Nota: modificado pelo Autor..............................................................................119
Tabela 21 - Tabela de simulação térmica computacional do período de solstício de
verão no apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto
Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Temp. máx.
interna e externa - Fonte: Modelagem no software Designer Builder - Nota: do
Autor..................................................................................................................123
Tabela 22 – Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para dia típico de verão. Fonte: NBR – 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nota:
modificado pelo Autor..............................................................................124
Tabela 23 - Tabela de valores de temperaturas do dia 20/01/13, adquirido pelo
software Designer Builder. Fonte: Programa computacional Designer Builder Nota: modificado pelo Autor..............................................................................125
Tabela 24 - Tabela de simulação térmica computacional do período de Solstício de
Inverno no apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto
Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Temp. mín.
interna e externa. Fonte: Modelagem no software Designer Builder. Nota: do
Autor..................................................................................................................125
Tabela 25 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para dia típico de inverno. Fonte: NBR – 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nota:
modificado pelo Autor.........................................................126
Tabela 26 - Tabela de valores de temperaturas do dia 21/01/13, adquirido pelo
programa computacional Designer Builder. Fonte: Programa computacional
Designer Builder. Nota: modificado pelo Autor.................................................126
2
LISTAS DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Ilustração dos componentes que afetam o conforto ambiental em uma
edificação - Fonte: disponível em: <www.arcoweb.com.br/especiais/fotos/48/z6corte-esquema.jpg>. Acesso em: 9 dez., 2013. ................................................. 35
Figura 2 - A declinação solar e as estações: o eixo da Terra está inclinado em 23,5°
em relação ao plano da órbita do planeta ao redor do Sol. Essa inclinação causa
as mudanças climáticas sazonais na superfície terrestre. Fonte: Fundamentos de
Projeto de Edificações Sustentáveis – KEELER; BURKE (2010). ..................... 39
Figura 3 - Exemplo de ventilação higiênica cruzada. Fonte:– GURGEL (2012) - Design
passivo baixo custo energético, p. 32. ............................................................... 43
Figura 4 - Estratégias de ventilação: Ventilação Cruzada - Fonte: Movimento terras,
Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014.
Disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-naturale-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013. .......................................... 44
Figura 5 – Estratégias de ventilação: Efeito Chaminé - Fonte: Movimento terras, Em
busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014,
disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-naturale-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013. .......................................... 44
Figura 6 - Estratégias de ventilação: Fachadas Ventiladas Fonte: Movimento terras,
Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014,
disponível em: <movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-naturale-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013. .......................................... 45
Figura 7 - Conjunto habitacional Presidente Mendes de Moraes (Pedregulho) vista
dos fundos - Edifício sob pilotis e aberturas na fachada para ventilação. Fonte:
Arquitetura no Brasil, São Paulo, ano 10, Moderna, maio 2010, disponível em:
<www.simonemarinho.com/imagem/index.php?id=28>m. Acesso em: 23 maio
2014. .................................................................................................................. 46
Figura 8 - Esquema explicativo do fenômeno da inércia térmica de uma parede real
(q2) e de uma parede fictícia de peso nulo (q1) – Fonte: FROTA; SCHIFFER
(2001) - Manual de Conforto Térmico, p. 51. ..................................................... 47
Figura 9 - Mapa de localização da cidade de Tossa Del Mar, província de Girona Espanha - Fonte: Google maps - BCN IGN Espanã, ano 04, maio 2014, disponível
em: <www.googlemaps.com.br> - Nota: Modificado pelo autor. Acesso em: 23
maio 2014. ......................................................................................................... 51
Figura 10a e 10b - Renderização das Unidades Habitacionais - Fonte: Towards zero
emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
08,
october
2008,
disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?
sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ............................................................. 52
3
Figura 11a e 11b - Renderização das Unidades Habitacionais - Fonte: Towards zero
emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
08,
october
2008,
disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?
sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ............................................................. 52
Figura 12 - planta de Arquitetura das Unidades Habitacionais – Fonte: Towards zero
emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
8,
october
2008,
disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?
sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ............................................................. 53
Figura 13 – A implantação dos blocos habitacionais -Tossa Del Mar - Fonte: Towards
zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain,
ano
08,
october
2008,
disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?
sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ............................................................. 54
Figura 14 - Processos de fontes de energia renovável no edifício - Fonte: Sabaté
associats —Arquitectura i Sostenibilitat, Barcelona, Spain, year 08, october 2008,
disponível em: <www.saas.cat>. Acesso em: 4 abr. 2013. ............................... 55
Figura 15a e 15b - Exemplo de fachada baseada em material - Fonte: Towards zero
emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
08,
october
2008,
disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?
sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor. .............. 57
Figura 16a - Composição de painéis de vedação. Figura 16b - laje baseada em
material orgânico – Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in
mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-1047.pdf?sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor. .. 58
Figura 17a e 17b - A composição de painéis de vedação - laje baseada em material
orgânico – Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social
housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-1047.pdf?sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor. .. 58
Figura 18 - Determinação Solar e Simulação de sombra – Fonte: Sabaté associats —
Arquitectura i Sostenibilitat, Barcelona, Spain, year 08, october 2008, disponível
em: <www.saas.cat>. Acesso em: 4 abr, 2013. ............................................... 59
Figura 19a - Zoneamento Bioclimático brasileiro - Figura 19b - Localização da Zona
Bioclimática 3 – Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota: modificado pelo autor. ....... 62
Figura 20 – Hierarquias dos selos para certificação - Selo Casa Azul CAIXA - Fonte:
OFICINA SINDUSCON/SP - Nota: modificado pelo autor.................................. 70
4
Figura 21 - Referencial técnico para o proponente: Guia CAIXA de Sustentabilidade
Ambiental – Selo Casa Azul – Boas Práticas para Habitações mais Sustentáveis
– Fonte: OFICINA SINDUSCON/SP. ................................................................. 70
Figura 22a - Planta livre - Espaços grandes entre blocos constituídos por praças
internas – Fonte: ISAAC (2007). Figura 22b Fachada do conjunto habitacional
Zezinho Magalhães Prado – Fonte: MELLO (1960/1970). ................................. 76
Figura 23a – Canteiro central que possibilita a liberdade de uso dos espaços aos
usuários. Figura 23b – Pátio interno, possibilidade de insolação e ventilação entre
blocos - Fonte: ISAAC (2007). ........................................................................... 76
Figura 24 - Localização do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado/Parque
CECAP. Fonte: ISAAC (2007)............................................................................ 77
Figura 25 - Matrícula de 1.780,00 m2 – Terreno Inicial CEESP; Fonte: ISAAC (2007).
........................................................................................................................... 78
Figura 26 - Estudo de implantação. Fonte: MDC, Revista de arquitetura e urbanismo
ano 14, disponível em: < mdc.arq.br/2011/09/06/architettura-contemporaneabrasile-arquitetura-brasileira-entre-1957-e-2007/6-conjunto-zezinho-magalhaesprado-vilanova-artigas-paulo-mendes-da-rocha-fabio-penteado-guarulhos-sp1967/> ................................................................................................................ 79
Figura 27a e 27b - Demonstra a importância das quadras abertas por os blocos da
edificação serem sob pilotis - Fonte: PEREIRA (2012). ..................................... 79
Figura 28 - Implantação do projeto de 1967 na malha urbana atual de Guarulhos. Fonte: ISAAC (2007). ......................................................................................... 81
Figura 29 - Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado/Parque
CECAP com destaque no que foi construído – Fonte: ISAAC (2007). ............... 81
Figura 30 – Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado em foto
aérea em 2007 – Fonte: ISAAC (2007). ............................................................. 81
Figura 31 - Edifícios da primeira fase de construção – Fonte: Laboratório de Artes
Gráficas da FAAUSP.......................................................................................... 82
Figura 32 – A Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado –
Identificação do bloco a qual encontra-se a unidade habitacional a ser analisada
– Fonte: Google Maps. Acesso em: 20 maio 2014 – Nota: modificado pelo Autor.
........................................................................................................................... 84
Figura 33 - Planta das unidades habitacionais e a posição dos blocos em relação ao
norte verdadeiro - Fonte: Revista Desenho 4 – Nota: modificado pelo Autor..... 85
Figura 34 – Simulação da trajetória aparente do sol - Fonte: Google Maps. Acesso
em: 20 maio 2014 - Nota: modificado pelo Autor. ............................................. 85
5
Figura 35 - Carta solar. Fonte: Lamberts; Dutra & Pereira (1997). ........................... 86
Figura 36 - Carta Solar – Fonte: Lamberts, Dutra & Pereira (1997) – Ilustração:
Luciano Dutra ® ................................................................................................. 87
Figura 37 - Carta Solar de São Paulo do Programa Sol-Ar. Fonte: LABEEE/UFSC
(2009). ................................................................................................................ 87
Figura 38 - Carta solar de São Paulo com temperaturas plotadas até 21 de junho
Programa Sol-Ar. Fonte: LABEEE, UFSC (2009). ............................................. 87
Figura 39 - Trajetória solar de São Paulo. Programa Sunpath 1.05. Desenvolvedor:
Maurício Roriz. Fonte: RORIZ (2000). ............................................................... 87
Figura 40 – Planta do pavimento tipo, com a identificação da unidade para a análise
de insolação. Fonte: Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas) – Nota: modificado
pelo Autor. .......................................................................................................... 88
Figura 41 - Corte transversal – representação dos ângulos Alfa (ângulo de altura do
sol) na unidade habitacional analisada – andar intermediário. Fonte: Arquivo FAUUSP (Fundação Artigas). - Nota: modificado pelo Autor. ................................... 89
Figura 42 - Traçado de máscara da Fachada 1 (interna) da unidade habitacional em
análise. Fonte: Programa Analysis SOL-AR do Laboratório de Eficiência
Energética em Edificações – LABEEE – Nota: modificado pelo Autor. .............. 89
Figura 43 - Traçado de máscara da Fachada 2 (externa) da unidade habitacional em
análise. Fonte: Programa Analysis SOL-AR do Laboratório de Eficiência
Energética em Edificações – LABEEE - Nota: modificado pelo Autor. ............... 90
Figura 44 - Planta da unidade habitacional analisada – Posicionamento das fachadas
- Fonte: Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas). - Nota: modificado pelo autor. . 92
Figura 45 - Foto aérea da implantação e orientação dos blocos do Conjunto
Habitacional Zezinho Magalhães do Prado - CECAP. Fonte: Google Maps.
Acesso em: 20 maio 2014. – Nota: modificado pelo autor. ................................ 93
Figura 46 - Planta dos blocos com pátios internos. Fonte: Arquivo CDHU. ............. 93
Figura 47 - Acima caixilho recuado da fachada da unidade habitacional. – Fonte:
ISSAC (2007). .................................................................................................... 94
Figura 48 - Foto do conjunto dos blocos sobre o sombreamento de massa arbórea.
Fonte: <images04.olx-st.com/ui/6/87/80/1393434089_608158780_1-Fotos-deOportunidade-Apartamento-64m-Cond-Rio-grande-do-Sul-Parque-CecapGruarulhos.jpg, 2014>. Acesso em: 20 maio 2014. ........................................... 95
6
Figura 49a e 49b - Pátio interno e praça central (freguesias) – vegetação para o
sombreamento – grandes recuos para a permeabilidade da insolação. Fonte:
ISSAC (2007). .................................................................................................... 96
Figura 50a e 50b - Pátio interno, vegetação para o sombreamento – grandes recuos
para a permeabilidade da insolação. Fonte: ISSAC (2007). .............................. 96
Figura 51a e 51b - Fachada e área de circulação – Grandes recuos, blocos sobre
pilotis, propícios a ventilação passiva, (convecção) setas azuis ar frio – setas
vermelhas ar quente. Fonte: ISSAC (2007) – Nota: modificado pelo Autor. ...... 97
Figura 52 - Rosa dos Ventos, análise de ventos predominantes e suas orientações.
Fonte: Analisy Sol-Ar/LABEEE........................................................................... 98
Figura 53 - Aparelho Relógio Termo Higrômetro, portátil possui medida de
temperatura interna e externa, 3 leituras simultâneas, relógio com indicação de
horas no formato 12h ou 24h, registro de máximo e mínimo e precisão básica de
1 °C e 10% RH. Realiza medidas de temperatura interna (ambiente em que se
encontra o instrumento) de 0 °C a 50 °C (32 °F a 122 °F), temperatura externa
(sensor com cabo de extensão) de -50 °C a 70 °C (-58 °F a 158 °F) e umidade
relativa interna de 20% a 90%. - Fonte: Minipa................................................ 100
Figura 54 - Planta da unidade habitacional Zezinho Magalhães - CECAP - Fonte:
Revista Desenho 4 – Nota: modificado pelo Autor. .......................................... 101
Figura 55 - Carta Psicrométrica para a cidade de São Paulo, identificação da temp.
de bulbo seco (T.B.S) e Temp. de bulbo úmido (T.B.U). Fonte: FROTA, (2003) Nota: modificado pelo Autor. ............................................................................ 107
Figura 56 - Nomograma de Temperatura Efetiva para pessoas normalmente vestidas,
em atividade leve - Fonte: FROTA, (2003) - Nota: modificado pelo Autor. ...... 108
Figura 57 - Carta Psicrométrica para a cidade de São Paulo, identificação da temp.
de bulbo seco (T.B.S) e Temp. de bulbo úmido (T.B.U). Fonte: FROTA, (2003) –
Nota: modificado pelo Autor. ............................................................................ 112
Figura 58 - Nomograma de Temperatura Efetiva para pessoas normalmente vestidas,
em atividade leve - Fonte: FROTA, (2003) – Nota: modificado pelo Autor....... 113
Figura 59 - Blocos de concreto – fachada e caixilhos originais máx-ar. - Fonte: Issac
(2007) – Nota: modificado pelo Autor. .............................................................. 117
Figura 60a - Simulação de insolação às 13:00 no dia 20/02/2013 e a Figura 60b Simulação de insolação às 15:00 no dia 20/02/2013. Fonte: Autor. ................ 118
Figura 61 - Pátio interno entre blocos, favorecendo o sombreamento nas janelas das
unidades habitacionais. Fonte: Issac (2007). ................................................... 118
Figura 62a e 62b - Pátio interno entre blocos, favorecendo o sombreamento nas
janelas das unidades habitacionais. Fonte: Issac (2007). ................................ 119
7
Figura 63 - Planta da unidade habitacional com demarcação da área de piso,
considerando o cálculo das aberturas para ventilação média com 15% < A < 25%
da área de piso. Fonte: Laboratório de Artes Gráficas da FAAUSP. Nota:
modificado pelo Autor....................................................................................... 120
Figura 64 - Detalhe reduzido da fachada frontal do bloco com a demarcação da área
envidraçada, considerando o cálculo das aberturas para ventilação média com
15% < A < 25% da área de piso. Fonte: Arquivo FAUUSP - Nota: modificado pelo
Autor................................................................................................................. 120
Figura 65 – Planta esquemática do bloco e das unidades habitacionais Zezinho
Magalhães Prado, onde mostram como a dimensão da captação da brisa e da
abertura para sua saída do ambiente influenciam na velocidade e distribuição
interna da ventilação no ambiente em questão. Fonte: Arquivo FAUUSP. Nota:
modificado pelo Autor....................................................................................... 121
Figura 66 – Corte longitudinal do bloco e das unidades habitacionais Zezinho
Magalhães Prado. Exemplo esquemático de ventilação cruzada por aberturas e
corredores externos do bloco. Fonte: Arquivo FAUUSP - Nota: modificado pelo
Autor................................................................................................................. 121
8
0
1
INTRODUÇÃO
O assunto Habitação de Interesse Social é um tema extremamente discutido no
Brasil, sobretudo em São Paulo, que em decorrência dos fatores indicativos sociais,
demonstra-se em situação alarmante.
A solução não estaria apenas na produção de novas unidades habitacionais para
reduzir o possível déficit habitacional. As produções das unidades frequentemente são
entregues em um curto espaço de tempo, sem a preocupação com a qualidade
ambiental e por isso agravam ainda mais o problema.
A qualidade na produção da habitação deverá ser garantida por metas de
constituição para a política habitacional, e isso representa um grande desafio,
sobretudo quando a tradição do país não possui políticas públicas para suprir uma
estrutura de planejamento e continuidade.
[...] o intenso processo de metropolização brasileiro, acompanhado
das características acima descritas, tem hoje, como resultado, um
déficit avaliado em 7,2 milhões de moradias, onde 88,2% deste déficit
correspondem a famílias com até 5 salários mínimos. Cerca de 70%
da produção de habitação têm ocorrido fora do mercado formal, 4,6
milhões de domicílios estão vagos, essencialmente em áreas centrais
de aglomerados urbanos, e 79% dos recursos do FGTS têm sido
destinados à população com renda acima de 5 salários mínimos1
(RUBANO, 2008, p. 1).
Após os anos de 1980, os problemas ambientais intensificaram-se cada vez
mais, fazendo com que a população assumisse riscos ao construir suas próprias
moradias. Entre 1991 e 2000, o aumento do número de domicílios em favelas foi de
717 mil ou 22,5%2.
Segundo Rubano (2008), algumas conquistas políticas e sociais, tais como a
aprovação do Estatuto das Cidades (2001) e seus instrumentos urbanísticos voltados
à função social da propriedade, a obrigatoriedade dos Planos Diretores para as
cidades com mais de 20 mil habitantes e a criação das ZEIS3, a implementação do
1
MINISTÉRIO DAS CIDADES. Cadernos MCidades. Política Nacional de Habitação n. 4, 2004. Os dados são do
ano 2000.
2 MINISTÉRIO DAS CIDADES. Cadernos MCidades. Política Nacional de Habitação n. 4, 2004, p. 22.
3
ZEIS. Zonas Especiais de Interesse Social.
22
orçamento participativo em algumas prefeituras e as tentativas de estruturação de
novas linhas de financiamento adequadas à habitação social têm-se apresentado
como alternativas muito importantes à revisão da condução de processos urbanos.
Em razão das conquistas políticas e sociais, a preocupação na produção e na
qualidade dos edifícios tem aumentado cada vez mais, especialmente no que diz
respeito ao conceito de desempenho, que irá proporcionar qualidade de vida aos
usuários. Sob o conceito da arquitetura bioclimática está parametrizada a utilização
de elementos arquitetônicos e as técnicas construtivas, com a finalidade de redução
de energia qualificando o conforto aos usuários.
A partir de 2004, após a criação de grupos de estudos, nota-se uma
preocupação mais relevante em relação à qualidade do edifício, abrindo espaço para
os critérios de desempenho, análises e estudos entrarem em discussão. A partir das
considerações, surge então, em 2008, o projeto da Norma de Desempenho ABNT
NBR 15575, para edificações residenciais até cinco pavimentos. A norma foi publicada
ainda em 2008 e deveria entrar em vigor em 2010.
No entanto, sem que houvesse consenso entre os agentes da construção civil,
foi adiada para março de 2012 e, mais uma vez, prorrogada para 13 de março de
2013. Em 19 de junho de 2013, entra em vigor, como aplicação a todo edifício
habitacional, independentemente do número de pavimentos.
O assessor técnico do Sinduscon-PR (Sindicato da Indústria da Construção
Civil no Estado do Paraná), o engenheiro Ivanor Fantin Júnior, foi contratado para
prestar orientações de ordem técnica, bem como o acompanhamento de revisões de
normas que interfiram direta ou indiretamente nas atividades do setor. Uma das
principais atribuições do engenheiro foi a participação das reuniões da comissão de
estudo da NBR 15575 da ABNT, a chamada Norma de Desempenho, que está dividida
em seis partes que estabelecem requisitos mínimos de desempenho, de vida útil e de
garantia para os sistemas que compõem os edifícios (SANTOS, 2012).
Entre eles, estrutura, pisos internos, fachadas e paredes internas, coberturas
e sistemas hidrossanitários. Os critérios abordados são, basicamente, os
desempenhos acústico, térmico e lumínico das edificações. E aborda requisitos gerais
(NBR 15575-1); sistemas estruturais (NBR 15575-2); sistemas de pisos (NBR 155753); sistemas de vedações verticais internas e externas (NBR 15575-4); sistemas de
23
coberturas (NBR 15575-5) e sistemas hidrossanitários (NBR 15575-6). É salutar que
todas as definições sejam aplicadas e se tornem exigências de projeto.
Vários países já utilizam o conceito do desempenho incorporado em seus
projetos habitacionais há algum tempo, porém no Brasil o desempenho era aplicado
como definição aos elementos arquitetônicos e de tecnologias, mas somente em
alguns casos eram considerados requisitos para atendimento e exigências ao
desempenho do edifício.
É importante ressaltar que o desempenho térmico dos espaços está vinculado
às estratégias do projeto arquitetônico, tipologia, posicionamento da edificação,
sobretudo dos materiais aplicados nas envoltórias, vedações e coberturas, como na
densidade do material, espessura, aumentando ou diminuindo o processo de atraso
térmico.
Para este trabalho, será discutido o estudo de caso internacional de análise de
desempenho, o Conjunto Habitacional “Tossa de Mar”. Buscou-se como referência,
pela preocupação da qualidade de projeto, pela disposição dos blocos e sua
implantação junto ao terreno, layout dos apartamentos, respeitando a insolação
necessária, disposição das sacadas e também no processo de produção das unidades
habitacionais, pelos materiais aplicados na construção.
Na análise desse trabalho, as simulações e observações de estratégia
demostraram a importância do conforto e o desempenho na eficiência térmica das
habitações, sobretudo da qualidade ambiental possivelmente atribuída ao projeto.
O recorte do objeto de análise deste trabalho se dá no 2o andar do apartamento
(intermediário) do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado, localizado no
município de Guarulhos na região metropolitana de São Paulo.
1.1
JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO TEMA
A importância da presente pesquisa se dá em função do uso dos materiais
utilizado na edificação, da influência na forma e layout e do inter-relacionamento da
qualidade final da construção sob a luz de normas de desempenho e certificação.
A contribuição dessa análise, torna-se essencial para determinar avaliações
do desempenho térmico, embasados em reflexões sob a qualidade ambiental para
24
as unidades habitacionais, e que caracterizam a habitação em regiões de clima
tropical úmido do Brasil.
O projeto arquitetônico possibilita o planejamento e o desenvolvimento dos
espaços, proporcionando a qualidade de vida ao usuário. As decisões e estratégias
adotadas, nos levam a garantir controle sobre o envolvimento no processo de
criação.
1.2
Objeto
O desempenho térmico das Habitações Sociais.
1.3
Objetivo geral
Contribuir com a qualidade final da habitação social no Brasil com foco no
desempenho térmico.
1.4
Objetivos específicos
1) Discutir a importância das técnicas Bioclimáticas no desempenho
térmico do edifício.
2) Avaliar as condicionantes das normas e da certificação brasileira, em
especial a de desempenho térmico, no Software Designer Builder, por ser uma
interface amigável para simulações de desempenho de edifícios, através da
ferramenta EnergyPlus e comparar com as medidas realizadas in loco.
25
1.5
Método
A metodologia deste trabalho considera como critério de avaliação
para a eficiência térmica a norma NBR 15575:2013 – Edificações habitacionais
– Desempenho, e a norma NBR 15220:2005 – Desempenho térmico de
edificações, e a certificação brasileira Selo Casa Azul CAIXA.
A NBR 15575:2013, considera o desempenho da edificação e permite
sua simulação por meio de dois procedimentos: o experimental e o
computacional ou numérico. Os critérios de desempenho térmico definidos pela
NBR 15575:2013 foram desenvolvidos com base em pesquisadores do Instituto
de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) a seguir: Akutso,
Vittorino, Pedroso e Caballeira (1995).
Serão atribuídos, para análise, a modelagem da edificação em
programa computacional, com base no banco de dados do programa
EnergyPlus, aprovado pela NBR 15575:2013, e simulações in loco, como
parâmetros de avaliação numérica da Norma de Desempenho e da certificação,
em um dia do período de solstício de verão e o outro no solstício de inverno.
As pesquisas avaliam as técnicas sustentáveis definadas, não só pelas
normas de desempenho térmico citadas acima, mas também pela certificação
nacional Selo Casa Azul CAIXA de 2010, do ponto de vista projetual e
construtivo, com abordagem qualitativa. A dissertação apresentará linhas de
pesquisa focadas em edificações multifamiliares de quatro a sete pavimentos.
1ª Etapa de revisão bibliográfica: Livros, teses, revistas, internet e
outros, buscando identificar o estado da arte em projetos nacionais e
internacionais voltados para habitação social e o desempenho térmico.
2ª Etapa de seleção do projeto: O Conjunto Habitacional Zezinho
Magalhães Prado, dos arquitetos João Batista Vilanova Artigas, Fábio
Penteado e Paulo Mendes da Rocha.
3ª Etapa do estudo de campo: Visita na unidade habitacional do estudo
de caso. A análise deste projeto sob o ponto de vista da qualidade ambiental:
conforto térmico do espaço das habitações e a definição da qualidade de seus
espaços coletivos.
26
4ª Etapa de análise dos dados colhidos: O projeto e confirmações das
técnicas Bioclimática que foram aplicadas na produção do conjunto
habitacional.
O estudo de caso aplica-se ao Conjunto Habitacional Zezinho
Magalhães Prado, respectivamente no apartamento do 2º andar (intermediário)
do bloco Espírito Santo. A obra tem grande relevância na arquitetura nacional
e político-cultural, com arquitetos expoentes da arquitetura paulista modernista,
sendo eles: João Batista Vilanova Artigas, Fábio Penteado e Paulo Mendes da
Rocha.
2
O ESTADO DA ARTE
2.1
A ESSÊNCIA DO CONFORTO
Tratamos a partir do dado capítulo a essência do conforto ambiental, sob um
viés conceitual, onde desprendemos da linguagem matemática e passamos a
interpretar os conceitos qualitativos de calor, iluminação, acústica e qualidade do ar
no projeto de arquitetura.
Schmid (2005) explica que a relação entre os termos físicos e fisiológicos do
conforto ambiental surgem de maneira isolada, apresentando-se implícita na grande
maioria das literaturas especializadas. Para os cientistas da cultura do morar esse
conceito é questionável.
Quando retratamos apenas o conforto sob aspectos visuais, não identificamos
as questões variáveis dos ambientes, como o ar, a luz, o calor, o som, as cores e
possíveis texturas. Seriam esses fatores que podem emocionar ou representar? É
possível refletir sobre a questão anterior partindo de uma linha de reflexão em que
“Um ambiente improvisado e genérico, isento de referências pessoais, é capaz de
27
emocionar?
Nas
mãos
de
um
artista,
um
ambiente
representa
alguma
intencionalidade?” (SCHMID, 2005, p. 23).
2.2
O ambiente humano
Na visão de Rheingantz (1990), o ambiente humano é determinado pela
filosofia dos sentidos, portanto é composto dos ambientes térmico, visual, auditivo,
olfativo, táctil, higiênico e psíquico. Com as variações dos espaços, os órgãos dos
sentidos adaptam-se e transformam-se em verdadeiros conversores de estímulos
variáveis, em impulsos nervosos. Para que esses estímulos aconteçam, existem
órgãos responsáveis pela recepção e transmissão de informações.
O olho capta estímulos eletromagnéticos; o paladar e o olfato,
estímulos químicos; o ouvido, vibrações mecânicas que se propagam
no interior da matéria sob a forma de ondas longitudinais ligadas à
compressão e a descompressão (RHEINGANTZ, 1990, p. 36-58).
Os demais mecanismos sensoriais de controle da postura, de movimentação e
equilíbrio do corpo, tendem a ter o mesmo princípio de atividade a partir do registro
de deformações de tipo mecânico, sendo capazes de afetar diretamente superfícies
corpóreas e tecidos profundos. O equilíbrio do corpo no espaço está ligado
diretamente às sensações, captadas pelos órgãos, músculos e ligamentos, que são
registradas pelos receptores. O cérebro está sendo constantemente informado dos
movimentos dos membros.
Rheingantz (1990) afirma que existe a possibilidade de alterar a percepção dos
órgãos sensoriais e que isso se dá pelas “influências centrais”, ou seja, os estímulos
são provocados por experiências sensoriais. O impedimento de um estímulo exterior,
leva-nos à percepção de constância.
28
Esta condição levou MERLEAU-PONTY4 a afirmar que a percepção
não é uma sensação pura, pois versa sobre relações e não sobre
termos absolutos. Assim, ao acreditar que sabe o que é “ver”, “ouvir”,
“sentir” a realidade percebida, o homem atrai sobre si o erro de
experiência (RHEINGANTZ, 1990, p. 36-58).
Os fatores de natureza cultural também são fatores primordiais ao determinar
as influências de mudanças no meio ambiente, e sua percepção como as crenças
religiosas, normas e condutas higiênicas, as atitudes individuais, os hábitos familiares
ou de grupos, incluindo os alimentares, o habitat e economia e níveis educacionais de
cada povo.
2.3
O ambiente psíquico
Segundo Rheingantz (1990), miséria, atos de violência, promiscuidade,
ausência de privacidade e o desconforto da construção contribuem diretamente para
o desenvolvimento de outra peculiaridade do sentido humano, a percepção seletiva,
isolando o indivíduo em um tipo de abrigo: o ambiente psíquico. O reconhecimento
sob a influência de determinados fatores culturais e da existência de um ambiente
psíquico poderá tornar a relação “homem-ambiente” complexa, quando associada a
efeitos causados por novos meios das tecnologias da comunicação, como telefone,
televisão e, especialmente, o computador que, pela facilidade da realização de um
grande número de atividades à distância, transforma as relações “homem-homem” e
“homem-ambiente”.
4
MERLEAU-PONTY foi um filósofo fenomenólogo francês. Estudou na École normale supérieure de Paris, graduando-se em
filosofia em 1931. Lecionou em vários liceus antes da Segunda Guerra, na qual serviu como oficial do exército francês. Em
1945 foi nomeado professor de filosofia da Universidade de Lyon. Em 1949, foi chamado para lecionar na Universidade de
Paris I (Panthéon-Sorbonne).
29
2.4
O ambiente externo
O ambiente externo é constituído por características geográficas físicas e
climáticas e suas diferentes abordagens. Tomando como exemplo o fato de nenhum
ser vivo viver isoladamente, observamos que os indivíduos relacionam-se
continuamente com os demais seres de seu espécime e com os demais seres vivos
e, acima de tudo, como o meio natural. No ambiente externo, estudam-se as
condições físicas do lugar geográfico, ou seja, o clima, a meteorologia e o estado
médio da atmosfera. É fundamental entendermos que o conhecimento geográfico nos
leva à previsão e ao controle dos efeitos de intervenções do homem no meio ambiente.
O clima caracteriza as condições das atividades e de comportamento
desempenhados pelo homem, quanto ao tipo de vestimenta, edificação e habitat.
Tudo para suprir suas necessidades materiais, espirituais, estéticas e econômicas.
A função do clima pode direcionar as soluções arquitetônicas para soluções passivas
ou dependentes diretamente de tecnologias ativas. As tecnologias ativas permitem
que o homem se torne cada vez mais dependente da máquina. Definimos, então, que,
por essa evolução tecnológica, as condições de conforto passam a ser garantidas
pelos meios tecnológicos.
A função climática do abrigo se dilui com os ajustes das formas
arquitetônicas às novas máquinas. A célula torna-se cada vez mais
dependente dos aparelhos, ao mesmo tempo em que a cidade se
torna cada vez mais impessoal, desumana e fria (RHEINGANTZ,
1990, p. 36-58).
2.5
O conforto ambiental
Segundo Schmid (2005), durante todo o século XVIII, as técnicas associadas
ao conforto quase não eram aplicadas nas edificações. Somente a partir do século
XIX essas práticas passam a ser aplicadas com mais frequência, principalmente em
30
regiões como a Europa, onde as baixas temperaturas são predominantes na maior
parte do ano.
Segawa (1999) explica que
Teses contaminadas de determinismo geográfico ou climático
declinaram para interpretações racistas, como que a estabelecer uma
etnoclimatologia firmando uma tênue fronteira entre clima e civilização.
Esta civilização que, no contexto do colonialismo do século 19,
deparou-se com o enfrentamento dos trópicos como fator integrante
do processo civilizatório e de dominação promovidos pelas potências
européias. Tal ideário se manifestava na introdução de uma obra que
se pode considerar um dos primeiros manuais de conforto ambiental,
sintomaticamente editada não na metrópole, mas na colônia. Em 1882
publicava-se na Argélia, então partição francesa, o livro L 'habitation
dans les pays chauds – contribution a l'art de l'acclimatation, de autoria
de H. Dessoliers, de 1882 (7), "ingénieur dês arts et manufactures".
Os limites dos conhecimentos físicos e médicos do último quartel do
oitocentos, tratava-se de um formidável compêndio, no qual questões
de clima (temperatura, umidade, vento) e luminosidade eram
confrontadas com a fisiologia humana; processos de transformação
das condições ambientais (ventilação, refrigeração, evaporação,
dissecação) eram especificados conforme recomendações
considerando sistemas construtivos e dispositivos mecânicos
(SEGAWA, 1999, p. 35-39).
Schimid (2005), afirma que, no Brasil, a partir da primeira década do século XX,
por meio de manifestos de vanguarda, como a Semana de Arte Moderna realizada em
1922 em São Paulo, grupos de arquitetos e artistas demonstraram verdadeira
hostilidade em relação ao conforto. Acreditavam que este desestruturava a estética
em voga, sobretudo a representação e o progresso dos materiais. Um dos principais
destaques visíveis nas edificações era a composição das fachadas.
Em 1909, o autor deste lema, o arquiteto e crítico austríaco Adolf Loos,
escrevia que a obra de arte quer retirar as pessoas do seu aconchego,
enquanto que a casa deve servir ao propósito contrário. Num discurso
radical, propunha uma contradição entre a domesticidade - o interesse
e o apego às coisas domésticas – e a arte. As casas eram desafiadas
a assumir a frieza do modernismo, com paredes brancas e móveis
tubulares em aço, mas se assemelhando aos hospitais. Hoje,
encontramos sem dificuldade peças originais destes móveis, em
diferentes estados de conservação, nas repartições públicas mais
31
descuidadas ao longo das décadas, tão duráveis que se mostraram
(SCHMID, 2005, p. 58).
Charles-Edouard
Jeanneret-Gris5,
principal
integrante
do
movimento
modernista, já dizia que a ideia de casa está diretamente relacionada à “máquina de
morar”, isto é, a objetividade em relação à moradia estaria em primeiro plano, e o
sentimentalismo seria algo a ser discutido.
Os edifícios modernos passaram a incorporar maquinários essenciais, como os
dispositivos de iluminação artificial e de climatização. Schimid (2005) identifica a
existência de sistemas superpostos à arquitetura e não da arquitetura como máquina,
muitas vezes causando estranheza à pureza da arquitetura e sua plasticidade.
No âmbito da iluminação, a planta livre permitia a ornamentação das aberturas
contínuas e janelas não alinhadas aos pilares, grandes aberturas contínuas
determinando paredes inteiras de vidro. Porém, o uso dessa tipologia de planta livre
definia ambientes profundos e, portanto, escuros, necessitando do uso de iluminação
artificial. Como seria possível atribuir técnicas que pudessem solucionar essas
questões?
Segundo Schmid (2005), as soluções de projeto estão vinculadas diretamente
às características de clima do local. Da necessidade de melhor compreender tal tema
tão pertinente à arquitetura, surgiu a partir da II Guerra Mundial o movimento pelo
conforto ambiental. Scarazzato e outros (1998) comentam que o Conforto Ambiental
sempre foi incorporado de maneira intuitiva na habitação brasileira e que as
preocupações com o conforto ambiental no Brasil começaram por volta de 1947, data
em que foram apresentados os primeiros estudos brasileiros de desempenho térmico
na arquitetura.
Esses estudos foram originários das primeiras disciplinas de Higiene das
Construções, aplicadas nas faculdades de arquitetura até o final da década de 1960.
Mesmo com os recursos atuais, o conforto ambiental ainda passa por um momento
decisivamente mecanicista, assumindo um papel nas universidades de uma disciplina
indiferente à estética, principalmente ao que concerne os aspectos socioculturais da
arquitetura.
5
Arquiteto e pintor franco-suíço, mais conhecido como Le Corbusier.
32
Ao invés de reencontrar a integração ao projeto arquitetônico,
compartilhando sua profusão de implicações e incertezas
(principalmente porque a arquitetura existe relacionada com as
pessoas, que não são de todo previsíveis), o conforto ambiental com
frequência se fecha em si próprio. Quer ser muito mais uma
especialidade do que uma espacialidade – um aspecto do intrincado
estudo do espaço... O conforto ambiental só pode ser compreendido
dentro do conceito mais abrangente de arquitetura (SCHMID, 2005, p.
63).
Segundo Corbella; Yannas (2009) após a II Guerra Mundial, os baixos custos
dos recursos energéticos favoreciam cada vez mais o uso de tecnologias ativas. Uma
série de atribuições dos arquitetos com o passar do tempo foi transferida para
engenheiros. O conforto térmico passivo foi desconsiderado durante esse período,
tendo a responsabilidade sido assumida por engenheiros térmicos, que possuíam
domínio das tecnologias de ar-condicionado. Em relação ao uso da iluminação natural,
grande parte dos projetos era voltada ao uso da iluminação artificial, calculada pelos
engenheiros eletricistas.
Não havia preocupação com conforto acústico pela ação do entorno sobre os
prédios. A interação entre o edifício e o entorno também foi desprezada, gerando um
grande consumo de energia elétrica para suprir as necessidades humanas. Pequenos
grupos de arquitetos preocupavam-se com os fatores de conforto mencionados e
insistiam no fato de projetarem edifícios que fossem adaptados ao clima local,
pesquisando e desenvolvendo o conforto ambiental.
Schmid (2005) afirma que no período modernista foi evidente a ausência das
especificidades geográficas, sobretudo as considerações dos diferentes climas,
paisagens e cultura do local, a partir das quais as diferenças de propostas e conceitos
da edificação são definidas.
A primeira reação contra os gastos energéticos gerados na edificação ocorreu
em 1973, devido ao aumento do preço do petróleo e, por sua vez, a crise de energia.
As preocupações levaram à busca da chamada arquitetura solar, que se utilizaria da
técnica de incorporação da energia solar, contribuindo para a calefação, assim
poupando o significativo consumo de energia convencional. Portanto, nesse momento
uma arquitetura que se preocupa com a integração do clima local renasce, passando
33
a habitação a ficar centrada no conforto ambiental do ser humano e possibilitar
princípios de parametrização à arquitetura bioclimática no final da década de 1970.
Segundo AGENDA 21 para a construção sustentável (2000), o surgimento do
conceito de desenvolvimento sustentável foi definido no Relatório Brundtland6 de
1987, com enfoque direcionado ao desenvolvimento que vai de encontro às
necessidades do presente, não comprometendo a habilidade de futuras gerações de
encontrar suas próprias necessidades.
A concepção de um projeto bioclimático difere da concepção de
projeto sustentável, pois não avalia o impacto da construção sobre o
meio ambiente, mas avalia a geração de conforto em associação com
o ambiente (ARCHINOLOGY, 2010, p. 2).
Uma visão mais ampla do conceito bioclimático é apresentada por Lamberts
(2006), que considera a análise e a associação das condicionantes climáticas globais
e locais aos elementos climáticos da região. Os elementos globais estão definidos
pela “radiação solar, latitude, longitude, quantidade de massa de ar e terra no entorno”,
e os climáticos do local definem a “temperatura, umidade, precipitações e direção dos
ventos”. Também considera as condicionantes do local de implantação do projeto tais
como, a topografia do terreno, a característica da vegetação, as edificações do
entorno, entre outras condições de vizinhança que podem influenciar na orientação
do edifício no terreno.
Lamberts, Ghisi e Papst (2000) afirmam que a bioclimatologia estuda a relação
entre o clima e o ser humano, por envolver o ambiente e seus fatores e elementos
climáticos, relacionados à capacidade de percepção das sensações térmicas dos
seres humanos.
Por sua vez, os teóricos Izard e Guyot (1983) descrevem que a boa arquitetura
bioclimática se beneficia dos recursos naturais ou projetados, como lagos, vegetações
6
O Relatório, elaborado pela Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, faz parte de uma série de
iniciativas, anteriores à Agenda 21, as quais reafirmam uma visão crítica do modelo de desenvolvimento adotado pelos países
industrializados e reproduzido pelas nações em desenvolvimento, e que ressaltam os riscos do uso excessivo dos recursos
naturais sem considerar a capacidade de suporte dos ecossistemas. O relatório aponta para a incompatibilidade entre
desenvolvimento sustentável e os padrões de produção e consumo vigentes.
34
e varandas, diminuindo o máximo possível o uso do acondicionamento térmico
artificial, como varandas e vegetações, entre outros.
Na figura 1 a seguir, observamos as atribuições para estratégias de projeto,
que mostram o conceito de conforto ambiental em uma edificação. Parte desses
princípios, como ventilação cruzada, efeito chaminé, sombreamento e a utilização da
luz natural, são diferenciais quando levada em conta a qualidade de vida.
Figura 1 - Ilustração dos componentes que afetam o conforto ambiental em uma edificação - Fonte: disponível
em: <www.arcoweb.com.br/especiais/fotos/48/z6-corte-esquema.jpg>. Acesso em: 9 dez., 2013.
Segundo Keeler e Burke (2010), as origens do movimento das edificações
sustentáveis não partem de um único evento, e, sim, de efeitos acumulativos e de
marcos convergentes, sendo que suas raízes remontam aos primórdios da
humanidade. Afirmam também que ao se observar o panorama atual do Brasil, podese identificar a pouca quantidade de edificações contemporâneas, como é caso no
Rio de Janeiro na latitude de 22,9
o
S e longitude de 44 oO, que são capazes de
promover conforto térmico para seus usuários, sem o uso de equipamentos.
O processo de calefação, refrigeração e iluminação das edificações envolve a
adição ou a subtração de calor. Logo os conhecimentos básicos dos princípios físicos
da transferência e armazenamento de energia são indispensáveis para se projetar
edificações com consumo líquido de energia (KEELER; BURKE, 2010).
35
2.5.1 Conforto térmico na edificação
Segundo Corbella e Yannas (2009), as questões relacionadas à escassez de
energia ocasionam diferentes problemas de cunho ambiental, social e econômico. A
partir de 1980, a população brasileira passou por uma significante experiência de crise
energética.
Os empreendimentos imobiliários dependem do fornecimento de energia para
seu funcionamento e, além disso, gastam muita energia para sua produção. Para
minimizar os gastos energéticos excedentes em um imóvel é importante planejar
estratégias que possibilitem maior eficiência energética à edificação. O desempenho
energético adequado na arquitetura respeita as condições climáticas do local e as
demais necessidades dos seus usuários.
A forma e a função não seriam os únicos objetivos de uma edificação, mas a
eficiência energética e os requisitos ambientais também fazem parte das
considerações dos empreendimentos.
Para cada condição climática de determinada região, existem diferentes
subsídios para a determinação quanto à forma arquitetônica, os materiais utilizados e
a distribuição funcional dos espaços e a relação com uma orientação solar mais
favorável para cada ambiente, os conceitos da eficiência energética na arquitetura,
não despreza a iluminação e condicionamento artificial, porém estratégias são
utilizadas, minimizando o uso de recursos artificiais, e diminuindo os gastos
excessivos com energia elétrica, tanto nas edificações residenciais, como nas
comerciais e industriais. O fator pertinente do conceito de eficiência energética
[...] pode ser entendido como a obtenção de um serviço com baixo
dispêndio de energia. Portanto, um edifício é considerado mais
eficiente do que outro se, a edificação oferece as mesmas condições
ambientais com menor consumo de energia (LAMBERTS; DUTRA;
PEREIRA, 2004, p. 192).
Consideramos, então, que a zona de conforto térmico de uma edificação está
relacionada diretamente ao reflexo da satisfação com o ambiente que envolverá a
36
pessoa sobretudo das condições climáticas locais, a quantidade de roupa utilizada e
a atividade momentânea da pessoa. Partindo desses princípios primordiais obteremos
referenciais para diretrizes ao projeto e, por sua vez, poderemos determinar as
necessidades de conforto térmico dos usuários das edificações.
Para a redução da energia é importante promover o uso racional de
equipamentos economizadores e assim evitar desperdícios.
O projeto eficiente é composto por aspectos relacionados ao clima local e ao
tipo de uso e ocupação do solo urbano. A possível mudança de clima varia conforme
a região em que a cidade se localiza.
[...] cada cidade é composta por um mosaico de microclimas
diferentes; os mesmos fenômenos que caracterizam o mesoclima
urbano existem em miniaturas por toda a cidade, como pequenas ilhas
de calor, bolsões de poluição atmosférica e diferenças locais no
comportamento dos ventos (DUARTE; SERRA, 2003, p. 17-30).
Partindo da reflexão acima, podemos analisar as propostas para um
determinado empreendimento e a importância de entender o contexto urbano em que
este se insere.
3
ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS
Segundo Keeler; Burke (2010), o conceito de incidência solar difere todos os
períodos do ano e todas as aberturas nas diferentes fachadas. Explica que “a cada 24
horas, a terra gira em torno de seu eixo polar” e, por isso, faz com que “uma das
metades do planeta esteja sempre exposta ao Sol, enquanto o outro extremo fica em
plena escuridão”. Isso é possível pelo fato de a terra mover-se em rotação axial. As
limitantes que definem a luz da escuridão desse modo estarão sempre em mudança,
o que faz com que tenhamos a percepção de que o sol está sempre em movimentação
37
no céu. “A localização do horizonte, isto é, o ponto em que o sol nasce e se põe”. Esse
percurso do sol se dá de acordo com o número de horas em que ele fica acima do
horizonte, e varia de “acordo com a distância do observador em relação à linha do
Equador, à latitude e à época ou estação do ano”.
A distância entre a Terra e o Sol possui certa variação, dependendo
da possível localização do planeta em sua órbita anual. Essa variação
não interfere nas condições climáticas sazonais. Isso se dá pelo fato
do eixo polar da Terra não estar perpendicular ao plano de sua órbita
ao redor do Sol, esse fator garante a quantidade de variação da
radiação solar em determinado ponto da superfície terrestre ao longo
do ano.
O eixo polar está inclinado 23,5° em relação a uma linha vertical no
plano de órbita terrestre. Essa inclinação do eixo permanece constante
durante todo o ano, tempo que nosso planeta leva para orbitar em
torno do Sol, provocando mudanças sazonais na declinação solar.
Esse fator identifica então a relação angular entre o Sol e a Terra
quando observada sob a linha do Equador (KEELER; BURKE, 2010,
p. 120-121).
A partir dessas considerações é possível então observar que o “Sol encontrase totalmente na vertical, sendo denominado “sol a pino” em 21 de março e em 21 de
setembro”. Ambas as datas definem o período de equinócios de primavera e outono,
marcando assim o “início das duas estações”. Keeler; Burke (2010) afirmam que
quando há mudança de posicionamento da Terra em sua órbita, o mesmo ocorre com
a declinação solar, acontecendo “suas variações máximas em 21 de junho, sob a
Linha do Equador, o Sol está inclinado para o norte e 23,5° abaixo da linha vertical”,
determinando 66,5° acima do horizonte. É correto dizer então que o “sol inclinado para
o norte é positivo, ao passo que o sol inclinado para o sul é negativo” (figura 2 a
seguir). (KEELER; BURKE, 2010, p. 119-120)
38
Figura 2 - A declinação solar e as estações: o eixo da Terra está inclinado em 23,5° em relação ao plano da órbita
do planeta ao redor do Sol. Essa inclinação causa as mudanças climáticas sazonais na superfície terrestre. Fonte:
Fundamentos de Projeto de Edificações Sustentáveis – KEELER; BURKE (2010).
Segundo Corbella; Yannas (2009), a questão do controle solar está voltada à
distribuição espacial e temporal da radiação solar incidente. A tabela 1 a seguir,
segundo Frota (2003), demonstra magnitudes relativas para as fachadas orientadas
em direção aos quatro pontos cardeais. Os dados se expressam em W/m 2 na média
mensal recebidos de radiação solar durante o verão. Já a tabela 2 demonstra os dados
de radiação solar Incidente (Ig), sobre planos verticais e horizontais (°C). Na cidade
de Guarulhos, latitude 23°36’ Sul, os maiores valores de radiação incidente no verão
correspondem às fases noroeste (NW), oeste (W), sudoeste (SW) e plano horizontal
(H). Seguindo o raciocínio, a primeira coluna que corresponde à média aritmética
mensal da temperatura em °C equivale a 21 °C.
A somatória dessa carga excessiva de radiação no decorrer do dia,
combinado à temperatura externa durante o dia, que poderá superar
até os 30 °C, demonstra claramente a situação de extremo desconforto
térmico na tabela 2 a seguir. Por conseguinte, no verão é a fachada
oeste (W) que requer maior proteção solar, invertendo a hierarquia
conhecida para o inverno (CORBELLA; YANNAS, 2009, p. 22-23).
39
Tabela 1 - Dados de Clima – São Paulo. Fonte: FROTA; SCHIFFER,2003 - Manual de Conforto Térmico,
p. 215 – Nota: Modificado pelo Autor.
Tabela 2 - Dados de Radiação Solar Incidente (Ig) sobre Planos Verticais e Horizontais (°C). Na
latitude: 23°36’ sul da Cidade de Guarulhos no Estado de São Paulo. Fonte: FROTA;
SCHIFFER,2003 - Manual de Conforto Térmico, p. 232 – Nota: Modificado pelo Autor.
3.1
PROCEDIMENTOS PARA UMA ARQUITETURA DE EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA
Compreender fatores climáticos locais tais quais como orientação solar,
umidade do ar e ventos predominantes de cada local é de grande importância na
observação do custo e dos benefícios proporcionados pela utilização de estratégias
de projeto, a fim de melhorar o conforto térmico da edificação. O custo deve ser
analisado sempre do ponto de vista do usuário final, assim proporcionando benefícios
que se estenderão por toda a vida útil da unidade habitacional.
Os fatores dinâmicos do clima afetam o desempenho térmico do
edifício. Os ganhos e perdas de calor da edificação também
dependem de algumas variáveis arquitetônicas. Alguns exemplos de
influência térmica dos elementos da arquitetura (MASCARÓ et al.,
1991, p. 33).
40
Segundo Gurgel (2012), as características dos materiais das envoltórias
externas estão expostas às condições climáticas. A seguir, destacam-se os fatores
importantes:

A cor utilizada nas fachadas externas;

A orientação solar;

A composição arquitetônica da edificação em relação à sua altura e forma;

A orientação e dimensões de vão luz;

As características do entorno imediato;

A orientação em relação à ventilação predominante;

O desempenho das aberturas quanto à iluminação natural e suas proteções
contra insolação direta;
Para cada região do Brasil devem ser adotadas soluções de projeto
arquitetônico diferenciadas, pois as cidades brasileiras apresentam características de
climas variados entre elas.
3.2
A orientação solar para as unidades habitacionais
A composição arquitetônica da edificação deverá atender sempre a orientação
mais favorável ao local. Antes de iniciar um projeto, devemos estudar a melhor
possibilidade de uso do terreno sob a orientação solar, partindo do princípio de análise
qualitativa e quantitativas dos lotes existentes.
Segundo Lamberts (1998), o uso da carta solar para análise da insolação é
importante para determinar as diretrizes do projeto arquitetônico, como definir a
disposição e sombreamento das aberturas, garantindo o equilíbrio dos ganhos
térmicos solares e a admissão de luz natural nos ambientes. As cartas solares são as
principais ferramentas para projetos e análises de projeções solares, bem como para
o dimensionamento de elementos de proteção solar. Por essas diretrizes, desenvolvese o partido arquitetônico, considerando a orientação solar para cada uma das faces
41
limitantes do terreno. O próximo procedimento se dará na distribuição dos possíveis
ambientes ao terreno, analisando sempre a orientação solar mais favorável a cada um
dos ambientes que serão projetados. As condições de habitabilidade da unidade
dependem diretamente da iluminação e ventilação natural adequada e disponível ao
ambiente.
Ferreira (2012) aconselha que deve-se prever, entre edifícios, insolação
mínima de três horas para garantir salubridade e habitabilidade na edificação.
3.3
O processo da ventilação na edificação
Segundo Givoni (1994), em regiões tropicais, sob a zona bioclimática 3, a faixa
de conforto por ventilação demanda certas restrições como a velocidade do ar de 1,5
a 2m/s em regiões onde a temperatura máxima externa não exceda de 28 °C a 32 °C,
sabendo da variação da climatização da população, e onde a amplitude diária não se
excede 10 °C. Isso vale para regiões mais quentes e úmidas. As pequenas variações
de temperatura diárias nessas regiões e uma edificação com alta inércia térmica,
fechada e isolada, não produziria uma redução suficiente da temperatura interna. Por
essa razão, recomenda-se que a edificação seja composta de materiais de menor
densidade e que permitam a ventilação. Por sua vez, a ventilação irá diminuir o efeito
perceptível da umidade e a perda de temperatura convectiva pelo corpo, o que é
importante para o equilíbrio do organismo.
Existe uma necessidade muito importante de ventilar o habitat que
convivemos. E dentro desse parâmetro necessário, existem dois tipos:
A ventilação higiênica a qual define uma constância diária e a
ventilação térmica, que se define pela necessidade quando o ar
interno do ambiente está mais quente que o ar externo (ROSA;
SEDREZ; SATLLER, 2001, p. 90-106).
Satller e outros, (2003) sugere que, para promover a ventilação cruzada, o ar
que entra deverá ter alguma saída oposta e as aberturas de entrada de ar devem estar
42
localizadas sempre nas zonas de vento predominante favoráveis. A ventilação mais
adequada é aquela em que o fluxo de ar entra pelos dormitórios e sai pela parte de
serviço. O ar quente tende a subir e, por isso, a necessidade de se ter uma abertura
de entrada de ar mais baixa do que a de saída.
Para o inverno, é interessante manter uma ventilação higiênica a ponto de estar
localizada acima do nível da cabeça, proporcionando a impercepção do cruzamento
da ventilação pelo usuário, como mostra a figura 3 a seguir.
Figura 3 - Exemplo de ventilação higiênica cruzada. Fonte:– GURGEL (2012) - Design passivo baixo custo
energético, p. 32.
Bittencourt; Cândido (2005) afirmam que, na ventilação cruzada, o ar permeia
a edificação por uma extremidade, passando pelo espaço interno e saindo pelo outro
lado. A formação e orientação do fluxo do ar atravessando a edificação estão
determinadas pelo tamanho e localização das aberturas de entrada do ar, e quanto
mais perpendicular for a abertura sobre a direção do vento predominante, maior será
sua eficiência. Essa característica de efeito natural de ventilação está ligada
diretamente ao tipo e características das aberturas usadas sobre a localização de
outros componentes arquitetônicos próximos às aberturas (divisórias internas,
protetores solares, marquises e outros), como demonstra a figura 4 a seguir.
43
Figura 4 - Estratégias de ventilação: Ventilação Cruzada - Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade,
São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014. Disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/aventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013.
Figura 5 – Estratégias de ventilação: Efeito Chaminé - Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade,
São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014, disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/aventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013.
A ventilação por meio do efeito chaminé determina a possível taxa de
ventilação, a diferença de temperatura do ar interno e externo aumenta, ou seja, o ar
interno, por estar mais quente, tende a sair através de aberturas mais altas da
edificação, dando espaço ao ar mais frio, que entra através das aberturas mais baixas,
como demostrado na figura 5 acima.
A fachada dupla ventilada atua como zona de transição entre o exterior e o
interior, à medida que reduz a perda de calor no inverno e o ganho de calor no verão,
contrapondo ao fato de que não terá radiação direta no ambiente. Quando se associa
a ventilação do espaço entre as duas fachadas “fachada ventilada”, à uma melhoria
quanto ao desempenho, a fachada ventilada pode consistir também numa fachada
verde por meio de pergolado vertical com vegetação ou com materiais construtivos
44
associados ao ar confinado, possibilita o atraso térmico necessário ao clima e região,
como demostra a figura 6 a seguir.
Figura 6 - Estratégias de ventilação: Fachadas Ventiladas Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade,
São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014, disponível em: <movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/aventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013.
A ventilação por baixo da edificação pode ser uma ótima estratégia usada pelas
construções em pilotis. A ventilação através de espaços intermediários (os pátios) é
uma estratégia usada geralmente para climas quentes, podendo ser estendida para
outras regiões climáticas, que permite-se maior circulação do ar por meio de espaços
intermediários que poderão estar associados a corredores e demais ambientes
internos da edificação que permitam a ventilação nos ambientes. Um maior conforto
térmico pode estar associado à abertura de portas e venezianas e seu controle, por
meio de aberturas, como demostrado na figura 7 a seguir.
45
Figura 7 - Conjunto habitacional Presidente Mendes de Moraes (Pedregulho) vista dos fundos - Edifício sob pilotis
e aberturas na fachada para ventilação. Fonte: Arquitetura no Brasil, São Paulo, ano 10, Moderna, maio 2010,
disponível em: <www.simonemarinho.com/imagem/index.php?id=28>m. Acesso em: 23 maio 2014.
3.4.1 Inércia térmica
A análise dos fatores resultantes da inércia térmica na edificação, poderá
alterar significativamente os resultados da temperatura interna e podem ser aplicadas
para atrasar ou diminuir os picos de calor provenientes da temperatura externa.
Segundo Yannas; Maldonado (1995), pela consequência do acúmulo térmico sobre a
volumetria no ambiente interno da edificação, surge o efeito de dissipação de calor.
Assim evita-se a oscilação e os picos de calor durante o dia, ocorrendo
armazenamento de calor com dissipação somente mais tarde. Sobre essa
consideração entende-se, então, que a inércia se dá na capacidade da edificação, em
armazenar e liberar calor. Considerando uma edificação com pouca inércia térmica, a
consequência seria a de variação mínima no ambiente em relação à temperatura
externa. Por esse motivo com inércia infinita, manteria-se a temperatura interna
constante. Quanto maior for a variação da temperatura externa, maior será a
necessidade de grande inércia térmica. Esta é a razão para o fato de que o calor
absorvido e o calor armazenado aos materiais da edificação estarem vinculados à
46
capacidade térmica dos mesmos que compõem a envoltória. O que determina a
inércia térmica é o atraso térmico e a capacidade de amortecimento. Segundo Frota;
Schiffer (2001), quando, por exemplo, a temperatura exterior, no início supostamente
igual à temperatura interior, eleva-se, um certo fluxo de calor penetra na parede. Esse
fluxo não atravessa a parede imediatamente, antes aquecendo-a internamente. Tal
fluxo, se comparado com uma parede fictícia de peso nulo, atravessa a parede com
um certo atraso e é amortecido, como demonstra a figura 8 a seguir.
Figura 8 - Esquema explicativo do fenômeno da inércia térmica de uma parede real (q2) e de uma parede fictícia
de peso nulo (q1) – Fonte: FROTA; SCHIFFER (2001) - Manual de Conforto Térmico, p. 51.
3.4.2 Atraso térmico
Segundo Rivero (1986), o atraso ou retardo térmico (φ) determina o tempo que
a temperatura leva para adquirir diferença térmica em relação a um dos meios,
manifestada na superfície oposta ao fechamento. No atraso térmico, a dependência
está ligada à parametrização do processo de transmissão por condução de calor sobre
condições variáveis, ou seja, a condutividade térmica (λ), o calor específico (c), a
densidade absoluta (d) e a espessura (e).
47
Atraso térmico é o tempo que transcorre entre os momentos de
ocorrência da temperatura máxima do ar no exterior e no interior da
edificação, quando se verifica um fluxo de calor através de um
componente construtivo, submetido a uma variação periódica da
temperatura do ar no exterior(...). O atraso térmico depende da
capacidade térmica do componente construtivo e da ordem em que as
camadas estão dispostas. (GHISI; LAMBERTS, 1998b, p. 28)
Segundo Ghisi; Lamberts (1998b), o atraso térmico em uma placa homogênea,
onde “e” espessura está submetida ao regime térmico a um período de 24 horas, é
calculado por meio de duas expressões (ver anexos 1 e 2).
3.4.3 Capacidade de amortecimento
A capacidade de amortecimento define a propriedade da envoltória, a fim de
diminuir a amplitude das variações térmicas. Rivero (1986) afirma que o que define o
coeficiente de amortecimento (𝜇) é a relação entre a amplitude da temperatura
superficial interna do fechamento (𝜔𝑠 ) e a amplitude da temperatura do ambiente
externo (𝜃𝑠 ) 𝜇 =
𝜔𝑠
𝜃𝑠
.
Sobre as condições do coeficiente de amortecimento (𝜇) a regimes cíclicos e
temperaturas internas constantes, o valor considerado sempre será menor que 1,
portanto, quanto menor o seu valor, menor será a capacidade de amortecimento do
fechamento.
3.4.4 Calor específico e a capacidade calorífica volumétrica
Papst (1999) afirma que a transmitância térmica de um componente da
edificação não seria um bom parâmetro para ser analisado no desempenho térmico
da edificação sobre condições climáticas transientes, em que há possíveis variações
de temperatura externa e da radiação. Isto porque parte do ganho de calor externo
durante o dia armazena-se na massa térmica dos componentes da envoltória da
48
edificação, assim apenas parte do calor é transmitido para dentro da edificação. O
atraso térmico e o amortecimento do calor transmitido são processos das
características térmicas dos materiais e de suas espessuras.
Segundo Yannas; Maldonado (1995) a diferença da capacidade de
armazenamento de calor dos materiais é determinada a partir da análise da
capacidade calorífica volumétrica. O calor específico (𝑐) determina a quantidade de
calor que se faz necessário para elevar o grau de temperatura do componente por
unidade de massa, sendo sua unidade 𝐽⁄𝑘𝑔 𝐾 ou 𝑊ℎ⁄𝑘𝑔𝐾 .
Para Incropera; De Witt (1992) a capacidade calorífica volumétrica é produto
resultante entre a densidade (𝜌) e o calor específico (𝑐)·, e sua unidade é 𝐽 ∕ 𝑚3 𝐾.
Yannas; Maldonado (1995) citam a importante informação do concreto denso, cuja
capacidade calorífica volumétrica está acima de 0.480 𝑘𝑊ℎ ∕ 𝑚3 𝐾. Comparando-se
com materiais de isolamento que estão na faixa de 0.003-0.012 𝑘𝑊ℎ ∕ 𝑚3 𝐾, nesse
caso, uma laje de concreto de 10 cm de espessura armazena 0.480 𝑘𝑊ℎ ∕ 𝑚𝐾 por 𝑚2
de superfície, enquanto um isolamento de mesma espessura possibilita menos de
0.001 𝑘𝑊ℎ ∕ 𝑚𝐾. É afirmado, também, que a água é um importante meio de
armazenamento de calor, sendo que sua capacidade calorífica volumétrica é duas
vezes maior que a do concreto sob uma temperatura de 20℃, e sua capacidade
térmica é de 1.16 𝑘𝑊ℎ ∕ 𝑚3 𝐾.
Em uma simulação efetuada por Rivero (1986), foram demonstradas as
diferenças entre o concreto e o poliestireno expandido, ambos com espessuras iguais
e suficientes para que suas resistências térmicas sejam as mesmas, revelando-se que
o concreto absorve 3.900 vezes mais calor que o poliestireno. E por esse fato que
esta propriedade é o que diferencia tão acentuadamente, e é aplicado nas envoltórias,
provocando comportamentos desiguais em regime variável.
49
3.4.5 O uso da inércia térmica em edificações
O isolamento térmico na envoltória da edificação é essencial, sobretudo para
evitar a possível entrada de calor do meio externo, principalmente em períodos de
maior incidência de radiação.
Os ocupantes recebem influência direta da temperatura conduzida ao ambiente
interno, como também de suas ações, ultrapassando o limite de conforto. As aberturas
possibilitam a entrada de radiação e ventilação à edificação, quando a temperatura
externa é mais alta que a interna. É importante ressaltar que se tenha uma
preocupação no gerenciamento da edificação em relação ao controle de entrada ou
não do ar externo.
Segundo Szokolay (1980) apud De Wall (1993), a temperatura interna deve
apresentar diferença de até 3 ºC, em relação à temperatura externa no período de
inverno, fazendo as pessoas sentirem a necessidade de isolar seu ambiente interno
do externo, fechando janelas e ventilando o ambiente apenas pelo tempo necessário.
Não devem ter uma inércia muito grande, pois isto dificulta a retirada
do calor interno armazenado durante o dia, prejudicando o
resfriamento da construção quando a temperatura externa noturna
está mais agradável que internamente (FROTA; SCHIFFER, 1988,
p.71).
As aplicações de elementos isolantes nos fechamentos impedem a passagem
do calor externo recebido pela radiação solar e o aumento da temperatura interna em
demasia. Já para a cobertura, a utilização de camadas de ar ventiladas, assim
retirando o calor conduzido sob as telhas.
Para determinar a inércia térmica e a capacidade térmica de painéis, a norma
brasileira aponta as formulações necessárias para o embasamento dos cálculos (ver
anexo 2).
50
4
CONJUNTO HABITACIONAL SUSTENTÁVEL “TOSSA DE MAR”
A relevância da pesquisa deve-se ao fato de integrar a eficiência térmica do
edifício ao ciclo de vida, sobretudo por se tratar de uma arquitetura contemporânea
que considera essencial para a qualidade ambiental ao projeto as análises de
desempenho térmico, pelas diferentes composições e fechamentos possíveis de
serem aplicados ao edifício, reduzindo a transmitância térmica, a influência na forma
e layout proporcionando um fator importante de sobreamento aos blocos habitacionais
e o uso de softwares para as simulações da eficiência térmica.
O Departamento de Meio Ambiente e Habitação Social do Governo catalão
iniciou um estudo detalhado sobre a redução das emissões dos gases de efeito estufa
(CO2), para servir de base para os futuros projetos de habitação social sustentável. O
estudo e projeto foram realizados em 2005 pelo grupo de arquitetos “Sabaté
Associats” contrados pelo órgão governamental de Habitação Social. O projeto está
localizado em “Tossa Del Mar, na província de Girona, Espanha localizado na
Latitude: 41° 43′ 13″ Norte, Longitude: 2° 55′ 56″ em uma superfície de 3.843 hectares
38,43 Km² (14,84 sq mi) a uma altitude de 12m, sob um clima subtropical úmido. Esta
comunidade autónoma da Catalunha, com densidade populacional de “130,27
hab/km²” (SABATÈ et al., 2008), como demonstrado no mapa da figura 9 a seguir.
Figura 9 - Mapa de localização da cidade de Tossa Del Mar, província de Girona - Espanha - Fonte: Google maps
- BCN IGN Espanã, ano 04, maio 2014, disponível em: <www.googlemaps.com.br> - Nota: Modificado pelo autor.
Acesso em: 23 maio 2014.
51
O detalhamento e a análise do ciclo de vida do edifício foram elaborados por
uma equipe multidisciplinar, com o objetivo de reduzir as emissões dos gases do efeito
estufa em 90% em relação aos edifícios padrão construídos na época.
Os apartamentos foram distribuídos em três edifícios: dois edifícios são
direcionados à venda e um, para aluguel social. Os edifícios foram projetados com
quatro tipologias diferentes, visando o melhor aproveitamento solar. A metodologia de
projeto arquitetônico passou por várias fases de pesquisa e experimentação acerca
das questões que envolvem o desempenho térmico global, as ventilações cruzadas e
o aproveitamento solar. Para atingir o objetivo foram utilizadas ferramentas de
simulação existentes e acessíveis. As figuras 10a, 10b, 11a, 11b e 12 a seguir,
mostram a renderização dos edifícios e sua implantação no terreno (SABATÈ et al.,
2008).
Figura 10a e 10b - Renderização das Unidades Habitacionais - Fonte: Towards zero emissions, co2reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4
abr. 2013.
Figura 11a e 11b - Renderização das Unidades Habitacionais - Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in
mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4 abr.
2013.
52
Figura 12 - planta de Arquitetura das Unidades Habitacionais – Fonte: Towards zero emissions, co2reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 8, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4
abr. 2013.
Os desenhos das implantações dos edifícios são horizontais e paralelas às
curvas de níveis. A implantação no terreno minimiza o sombreamento dos edifícios no
inverno, enquanto a escolha de balcões lineares busca minimizar o conforto da
fachada mais quente no verão. Outras estratégias aplicadas foram áreas verdes no
canteiro central, pisos permeáveis entre os edifícios e cobertura com teto verde para
minimizar o calor gerado pela pavimentação.
A implantação do projeto busca obter menor quantidade de cortes e aterro no
terreno. No caso da
eficiência térmica global,
outros parâmetros, como
comportamento térmico (transmitância, ventilação, energia solar e proteção solar)
foram levados em consideração, a fim de minimizar a demanda de energia ao longo
da vida útil do edifício. Em paralelo, foi realizada uma comparação com os materiais
que seriam utilizados para a construção de um edifício convencional. A figura 13, a
seguir, mostra a implantação dos blocos habitacionais.
53
Figura 11 – A implantação dos blocos habitacionais -Tossa Del Mar - Fonte: Towards zero
emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008,
disponível
em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?
sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013.
4.1
CICLO DE VIDA EM “TOSSA DE MAR”
A análise do ciclo de vida é um processo global e foi modelado por meio de
programas computacionais, em três fases. “O consumo de energia e as emissões de
CO2 relacionadas com a extração de matérias-primas” (SABATÈ et al., 2008).
A energia gasta durante a construção e demolição. As emissões além do consumo de
energia da habitação em uso, durante durante os cinquenta anos de vida útil do
edifício. Os mesmos parâmetros foram modelados para um edifício convencional de
área construída semelhante e que satisfaz os requisitos mínimos de sustentabilidade
para o espanhol e catalão. (SABATÈ et al., 2008), (CATALUNYA SECRETARIA
D'HABITATGE, 2010).
SABATÈ e outros (2008) aplicaram o código regulamentador "Código Técnico
de EDIFICACIÓN e Decret d'ecoeficiencia en Edificis" válido a partir de 2006.
(CATALUNYA SECRETARIA D'HABITATGE, 2006).
54
Na avaliação do consumo de energia e de CO2 associadas às emissões do
edifício sem uso, foram analisados os “sistemas de ventilação, ar-condicionado
(HVAC) e Água Quente (AQS) e, para a energia utilizada na cozinha, aparelhos
elétricos e de iluminação artificial”. Os sistemas de “climatização e AQS” representam
“60% do consumo total” no seu impacto e foram avaliados diretamente por decisões
projetuais. Segundo SABATÈ e outros (2008), os sistemas de iluminação artificial e
equipamentos elétricos da cozinha, “dependem principalmente do comportamento do
usuário e, portanto, não foram levados em conta na comparação”. A figura 14, a
seguir, mostra os sistemas implantados.
Figura 14 - Processos de fontes de energia renovável no edifício - Fonte: Sabaté associats —Arquitectura i
Sostenibilitat, Barcelona, Spain, year 08, october 2008, disponível em: <www.saas.cat>. Acesso em: 4 abr.
2013.
4.2
Análise das composições das vedações em “Tossa De Mar”
Um dos principais resultados do estudo de ciclo de vida é a importância da
energia incorporada dos materiais e a redução das emissões de CO 2, com a busca
por materiais com menor impacto ambiental. Outro aspecto é o impacto do consumo
de energia, devido ao funcionamento dos edifícios, e a pesquisa de estratégias para
uma maior redução das emissões de CO2 (KEELER; BURKE, 2010).
Portanto, a sustentabilidade está diretamente ligada aos impactos por materias.
Este projeto foi aplicado em materiais renováveis de baixa emissão no processo de
55
fabricação, como a madeira e bambu e painéis compostos como painéis LVL 7. As
árvores captam o CO2 absorvido durante seu crescimento e armazenam em suas
moléculas, quando transformadas em painéis e derivados de construção, armazenam
o CO2, durante o tempo de vida do edifício (GAUZIN-MÜLLER, 2011).
A pesquisa mostra a importância da eficiência térmica de novas composições
de painéis e das emissões das envoltórias, realizada pelo grupo e coordenada por
SABATÈ e outros (2008), que ficaram em exposição no CONSTRUMAT, em
Barcelona.
‘Building Design Sustentable’ em 2007, no stande do Departamento
do Governo catalão do Meio Ambiente e Habitação Social, na feira de
construção
CONSTRUMAT,
em
Barcelona
e
mostraram
a
possibilidade de diminuição dos gases de efeito estufa em 80%, na
mudança de materiais não renováveis para aplicação de produtos
organicos e renováveis como a madeira associado e não contrução de
garagens em concreto no sub solo (SABATÈ et al., 2008, p. 14).
As análises térmicas foram realizadas para diferentes composições e
fechamentos possíveis de serem aplicadas ao edifício. Na primeira análise dos
impactos dos edifícios, o grupo de SABATÈ considerou a construção do subsolo, com
estrutura em concreto armado, e nas vedações foram avaliados os painéis cerâmicos
ou de concreto, mas para atingir o parâmetro, do código catalão de Habitação e
eficiência energética “energia eficiente”, foi preciso associar composições para atingir
a transmitância térmica menor que U = 0,5 W/m2K (SABATÈ et al., 2008). As figuras
15a e 15b a seguir, mostram a composição com duas camadas de tijolo cerâmico, ar
e um material isolante, o isopor. Na figura 16a e 16b a seguir, o concreto mais denso
foi associado a um isolante térmico. Visando a diminuição das emissões de CO2 em
45%, ao longo da vida útil do edifício, foram integradas placas solares para aquecer a
água.
7
Painéis de madeira LVL - Laminated Venner Lumber.
56
Figura 12a e 15b - Exemplo de fachada baseada em material - Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in
mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4 abr.
2013 - Nota: modificado pelo autor.
A outra análise realizada do impacto dos edifícios de habitação social de quatro
pavimentos foi realizada sem subsolo, com placas solares para aquecimento de água,
aplicação de geotermia, associado ao teto verde, entre outros. Para atingir o
paramêtro do referido código de habitação “energia muito eficiente e materiais de
baixo impacto”, foi preciso conseguir a redução a transmitância térmica das fachadas
e cobertura U = 0,3 W / m2 K, com composições de materiais, além de utilizar materiais
considerados de baixo impacto ambiental, renováveis ou orgânicos, de baixa energia
incorporada, como a madeira, que foram aplicados nos painéis de vedação. As figuras
16a e 16b, a seguir, mostram a aplicação de madeira e isolante orgânico, mais
pequenas câmaras de ar, associando um jardim verde sobre a cobertura, com a
mesma composição de painéis das figuras 17a e 17b associada às camadas do teto
verde. Neste caso, as emissões reduzem em 74% (SABATÈ et al., 2008).
57
Figura: 13a - Composição de painéis de vedação. Figura: 16b - laje baseada em material orgânico – Fonte:
Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008,
disponível em: <repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?sequence=1>. Acesso
em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor.
Figura 14a e 17b - A composição de painéis de vedação - laje baseada em material orgânico – Fonte: Towards
zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível
em: <repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?sequence=1>. Acesso em: 4 abr.
2013 - Nota: modificado pelo autor.
Associando ao edifício da análise anterior o aumento de energias renováveis,
como placas fotovoltaicas, aplicação de biomassa (biogás), energia solar para
aquecimento de água, sistemas de energia altamente eficientes a redução das
58
emissões pode chegar a 90% (SABATÈ et al., 2008). São estratégias adotadas para
qualidade ambiental e eficiência térmica do edifício.
4.3
Energia e eficiência térmica em “Tossa De Mar”
A busca por melhorias na eficiência da energética dos projetos dos edifícios
consiste da otimização da forma e configuração do apartamento e dos blocos no local.
Para simular o controle solar e o sombreamento foi aplicado programa
computacional ECOTECT, na figura 18, foi determinada a melhor
implantação dos volumes no local. A relação de aberturas para a
fachada foi fixada em 35%, a fim de permitir contribuições solares no
inverno e evitar o superaquecimento no verão, foram projetadas
proteções solares fixas sob a forma de varandas na fachada sul-Oeste
(SABATÈ et al., 2008 23 p.).
Figura 18 - Determinação Solar e Simulação de sombra – Fonte: Sabaté associats —Arquitectura i
Sostenibilitat, Barcelona, Spain, year 08, october 2008, disponível em: <www.saas.cat>. Acesso em:
4 abr, 2013 - Nota: modificado pelo autor.
59
A análise dos gastos energéticos foi avaliada no programa computacional
EnergyPlus, a fim de determinar o consumo do sistema concebido, com a climatização
central e com o sistema de água quente, com bombas de calor geotérmico e caldeiras
de suporte central. A demanda de energia das unidades foi avaliada considerando
novas composições de vedação e com aumento do nível de isolamento dos materiais
aplicados à envoltória do edifício em construção, “com uma transmitância térmica
abaixo 40% dos requisitos legais” modeladas para o edifício com novas vedações e o
edifício convencional (SABATÈ et al., 2008).
Com uma análise integrada, a redução da demanda da energia elétrica em
relação ao edifício padrão foi de 34% (redução no aquecimento), devido ao aumento
do isolamento foi em torno “de um terço da demanda do edifício padrão”. As
ferramentas de simulação aplicadas na análise recomendada pelo código espanhol
foi o programa LIDER, mas uma análise mais detalhada foi aplicada com o TRNSYS
(SABATÈ et al., 2008).
60
5
AS CONSIDERAÇÕES DAS NORMAS ABNT NBR 15575 E NBR 15220
SOBRE CONFORTO AMBIENTAL
Klein e Lima (2004) afirmam que o conforto térmico de um edifício em projeto
não pode ser avaliado através da resposta de um componente do edifício, como
parede ou piso, mas deve ser avaliado pelo desempenho térmico do edifício como um
todo. A análise de conforto esperada deve ser realizada com a aplicação de softwares
de simulação do comportamento térmico ou por medições in loco em protótipos da
edificação. Os autores afirmam que, com base em discussões do IPT, o processo de
validação do desempenho térmico das construções deve passar pelas seguintes
fases:

Caracterização das exigências humanas de conforto térmico;

Caracterização das condições típicas de exposição ao clima;

Caracterização da edificação e sua ocupação,

Avaliação do desempenho térmico da edificação.
Nas considerações de Givoni (1968), o clima interno em edifícios não
condicionados reage mais largamente à variação do clima externo e à experiência de
uso dos habitantes, por exemplo, temperatura interna variando de 20 °C de manhã
até 26 °C de tarde, no verão, é comum em edifícios não condicionados, ou seja, a
velocidade do ar interno em edifícios com ventilação cruzada é sempre próximo a 2
m/s. As pessoas que moram em edifícios sem condicionamento e naturalmente
ventilados usualmente aceitam um grande variação de temperatura e velocidade do
ar como uma situação normal.
Para Ghisi; Lamberts (1998) os índices de satisfação de conforto dos usuários
são considerados por região onde a obra será implantada, sendo as características
bioclimáticas definidas na NBR 15220:2005 – Desempenho térmico de edificações –
Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações
unifamiliares de interesse social, apresentadas na figura 19a abaixo.
61
A cidade de São Paulo está situada na zona bioclimática 3. Na figura 19b, a
seguir, e para cada uma das oito Zonas Climáticas Brasileiras descritas são feitas
recomendações de diretrizes construtivas e detalhamento de estratégias de
condicionamento térmico passivo, que otimizam o desempenho térmico das
edificações.
Figura 19a - Zoneamento Bioclimático brasileiro - Figura 19b - Localização da Zona Bioclimática 3 – Fonte: NBR
– 15220:2005 – Nota: modificado pelo autor.
Segundo a NBR 15575:2013, a análise e desempenho térmico podem ser
realizados por meio de três métodos: o simplificado − que avalia o desempenho parcial
dos elementos e permite sua simulação por meio de dois procedimentos que avaliam
o desempenho global da edificação −, o experimental e as simulações computacionais
ou numéricas.
O método simplificado analisa o desempenho dos elementos parciais da
edificação, como paredes, pisos e coberturas, e deve ser avaliado segundo as
condicionantes NBR 15220:2005 − Desempenho térmico de edificações – Parte 2:
Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso
térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações.
62
Tabela 3 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota: modificado pelo autor.
Tabela 4 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota: modificado pelo autor.
Tabela 5 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota: modificado pelo autor.
Os critérios de conforto térmico, definidos pela norma de desempenho NBR
15575:2013, foram desenvolvidos com base no estudo dos pesquisadores do IPT.
Eles consideram o conceito de pessoas aclimatadas ao clima, diferentemente de
outros pesquisadores que consideram as zonas entre 18 ºC e 29 ºC, como Givoni
(1968) para regiões de clima subtropical (AKUTSU et al., 2005, p. 88).
Os critérios chamados de desempenho, detalhados na NBR 15575:2013,
estabelecem que as simulações devem ser realizadas para os dias típicos de verão e
inverno e definem três faixas de conforto para aceitação de projeto. No de
desempenho detalhado, a norma considera a resposta térmica global da edificação
com exposição dinâmica a um clima específico, por meio de medições, ou simulações,
por meio de softwares.
63
As faixas consideradas são: mínima, intermediária e superior. Para um dia
típico de verão, a faixa mínima considera que a temperatura máxima no interior do
protótipo deve ser menor do que a temperatura máxima exterior, à sombra. A faixa
intermediária considera a temperatura máxima no interior do protótipo deve ser menor
que a máxima temperatura exterior em menos 2 ºC. A faixa superior considera que a
temperatura máxima no interior do protótipo deve ser menor do que a máxima
temperatura exterior em menos 4 ºC.
Tabela 6 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico para um dia típico de verão Fonte: NBR – 15575:2013 – Nota: modificado pelo autor.
Para um dia típico de inverno, a faixa mínima considera que a temperatura no
interior do protótipo deve ser maior do que a temperatura mínima externa em mais 3
ºC. A faixa intermediária considera que a temperatura mínima no interior do protótipo
deve ser maior que a temperatura mínima externa em mais 5 ºC. A faixa superior
considera que a temperatura mínima no interior do protótipo deve ser maior que a
temperatura mínima externa em mais 7 ºC.
MÍNIMA
TEMP INTERNA > TEMP EXTERNA mais 3ºC
INTERMEDIÁRIA
TEMP INTERNA > TEMP EXTERNA mais 5ºC
SUPERIOR
TEMP INTERNA > TEMP EXTERNA mais 7ºC
Tabela 7 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico para um dia típico de inverno.
Fonte: NBR – 15575:2013 – Nota: modificado pelo autor.
Obtendo como referência a NBR 15220:2005 (“Desempenho térmico das
edificações – Parte 2: Métodos de cálculo de transmitância térmica, da capacidade
térmica, do atraso térmico e do fator solar dos elementos e componentes de
edificações”), estabelece-se, como principal análise de dados térmicos, a capacidade
e inércia térmica, transmitância e condutibilidade térmica dos materiais. Segue abaixo
64
a tabela da NBR 15220:2005, com as respectivas equivalências térmicas:
A
Área
m2
R
Resistência Térmica de um componente
(m2.K)/W
U
Transmitância Térmica de um componente
W/ (m2.K)
CT
Capacidade Térmica de um componente
kJ/ (m2.K)
Atraso Térmico de um componente
horas
FS
Fator de calor solar
-
C
Calor Específico
kJ/ (kg.K).m
E
Espessura de uma camada
M
Condutividade Térmica do material
W/ (m.K)
Densidade de massa aparente do material
kg/ m3
Emissividade Hemisférica Total
-
Tabela 8 – Tabela dos símbolos térmicos - Fonte: NBR – 15220:2005: Desempenho térmico, 2005.
Os índices para avaliação de conforto térmico são obtidos por trocas térmicas
dependentes de vários processos físicos de transferência de calor, como as
temperaturas variáveis da resistência térmica das vestes, a velocidade e umidade do
ar, as temperaturas das superfícies que circundam o indivíduo e o nível de atividade
que este está desempenhando.
As pesquisas sempre buscaram estabelecer padrões definidos de conforto e
por tal atividade estabelecem-se diversos limites para delinear zonas de conforto,
assim possibilitando o atendimento ao maior número de pessoas possível. Estudos
de Olgyay (1963); Givoni (1968) são um dos principais precursores de dados
climáticos, conforto térmico e estratégias de projeto, baseados por cartas
bioclimáticas.
65
Gráfico
1
Carta
bioclimática
proposta
por
Givoni.
Fonte:
disponível
em:
<www.reitoria.uri.br/~vivencias/Numero_005/artigos/artigos_vivencias_05/artigo_006.htm> - Acesso em: 3 de
fev., 2013.
Tendo em vista mais amplo o conceito “Arquitetura-Bioclimática”, apresentado
por Lamberts; Dutra; Pereira (2004), os precursores da pesquisa dos procedimentos
sistemáticos a uma arquitetura com desempenho térmico adequado. Alguns dos
primeiros pesquisadores a discutir o projeto bioclimático foram os irmãos Olgyay
(1963). O método baseia-se em uma carta Bioclimática que apresentava a zona de
conforto humano em relação à umidade do ar ambiente, temperatura radiante média,
velocidade do vento, radiação solar e o resfriamento evaporativo. Mais tarde, uma
nova metodologia, proposta por Givoni (1968), utilizou como modelo biofísico das
descrições dos mecanismos de troca de calor entre o corpo e o meio ambiente e o
índice de “Stress” Térmico (ITS), índice pelo qual utiliza-se a temperatura do ar, a
umidade (pressão de vapor), o movimento de ar, a radiação solar, a taxa metabólica
e as vestes como possíveis variáveis que são incluídas no cálculo. A partir desse
momento então, surge a carta bioclimática original de Givoni (1968), em que utilizouse também umidade absoluta com referência. A zona de conforto foi adaptada para
os países de climas tropical e temperado.
No gráfico 2 a seguir, apresenta a carta Bioclimática proposta por Givoni, ele
associa as zonas térmicas, umidade às técnicas passivas, demonstra também, dentro
de cada zona, os limites das zonas de conforto.
66
Zonas: 1- Conforto; 2- Ventilação; 3- Resfriamento Evaporativo; 4- Massa Térmica para Resfriamento;
5- Ar Condicionado; 6- Umidificação; 7- Massa Térmica e Aquecimento Solar Passivo; 8- Aquecimento
Solar Passivo; 9- Aquecimento Artificial.
Gráfico
2
Carta
bioclimática
proposta
por
Givoni.
Fonte:
disponível
em:
<www.reitoria.uri.br/~vivencias/Numero_005/artigos/artigos_vivencias_05/artigo_006.htm> - Acesso em: 3 de
fev., 2013
Segundo Givoni (1992) apud Leão (2004), o surgimento dos limites para a zona
de conforto térmico de países com clima quente e em desenvolvimento, no verão em
uma situação de umidade baixa, e a variação de temperatura de 25 oC a 29 oC e
quando em umidade alta de 25 a 26 oC, tendo como temperatura máxima 32 oC com
ventilação de 2,0 m/s; no inverno, os limites podem alcançar de 18 oC a 25 oC. Em
relação à umidade, os limites são de 4,0 a 17g/kg e de 80% da umidade relativa.
67
6
A CERTIFICAÇÃO BRASILEIRA “SELO CASA AZUL CAIXA”
Segundo Pereira (2012), desde 1994 a FINEP/MCT8, financiadora e
coordenadora de estudos e projetos, junto ao Programa de Tecnologia de Habitação
(HABITARE), vem pesquisando as condições de instalação e o funcionamento de
empreendimentos habitacionais.
O livro da coletânea Habitare “Habitação e Meio Ambiente” possui uma
abordagem direta em empreendimentos de interesse social, e outro
dessa mesma coleção é “Inserção Urbana e Avaliação Pós-Ocupação
(APO) da Habitação de Interesse Social”, que farão parte do
importante instrumento de análise das condicionantes nacionais para
a elaboração de critérios para avaliação do desempenho ambiental
das habitações de interesse social (FREITAS et al., 2001, p. 227).
Segundo Pereira (2012), em 2009, após estudo para desenvolvimento de
certificação e que pudesse atender o segmento de habitação social de baixa renda,
com uma metodologia que atendesse as necessidades brasileiras, a Caixa Econômica
Federal, principal fonte financiadora da Habitação Social no Brasil, forneceu
parâmetros para a avaliação dos empreendimentos habitacionais, com o propósito de
reconhecer soluções de qualidade para serem utilizadas na Habitação Social. Tais
critérios, desenvolvidos por técnicos da CAIXA, junto a professores da Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo (POLI-USP), da Universidade Federal de
Santa Catarina (UFSC) e da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) foram
financiados pelo Finep/Habitare e pela CAIXA. “O Selo Casa Azul CAIXA é
considerado o primeiro sistema de classificação da sustentabilidade de projetos de
habitação social ofertado no Brasil, desenvolvido para a realidade da construção
8
A Finep - Inovação e Pesquisa - é uma empresa pública vinculada ao MCTI. Foi criada em 24 de julho de 1967 para
institucionalizar o Fundo de Financiamento de Estudos de Projetos e Programas, criado em 1965. Posteriormente, a Finep
substituiu e ampliou o papel até então exercido pelo Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES) e seu
Fundo de Desenvolvimento Técnico-Científico (FUNTEC), constituído em 1964 com a finalidade de financiar a implantação de
programas de pós-graduação nas universidades brasileiras.
O Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT) coordena a execução dos programas e ações, que consolidam a Política Nacional
de Ciência, Tecnologia e Inovação, e lidera um conjunto de instituições de fomento e execução de pesquisa. O MCT
desenvolve pesquisas e estudos que se traduzem em geração de conhecimento, novas tecnologias e na criação de produtos,
processos, gestão e patentes nacionais.
68
habitacional brasileira” (JOHN, 2010).
O guia organiza-se por duas partes, sendo que a primeira está estruturada por três
textos:
I.
(Texto 1) do professor Wanderley M. John:

Impactos socioambientais: teoriza a produção da construção e o
conceito de sustentabilidade (social e nas empresas).
II.
(Texto 2) da equipe técnica da CAIXA:

Procedimentos para certificação: instruções de como adquirir o “Selo
Casa Azul”, orientação dos procedimentos e solicitações para a análise
do projeto;

Classifica o nível de qualificação em ouro, prata ou bronze, como
demonstrado na figura 20 a seguir.
São seis categorias de análise organizadas da seguinte forma:

Qualidade Urbana;

Projeto e Conforto;

Eficiência Energética;

Gestão da Água;

Conservação de Recursos Naturais;

Práticas Sociais
Para cada categoria existem critérios opcionais e obrigatórios, à escolha do
empreendedor, de acordo com as características regionais do empreendimento. A
figura 20, a seguir, demonstra a classificação do projeto por critérios adotados.
69
Figura 20 – Hierarquias dos selos para certificação - Selo Casa Azul CAIXA - Fonte: OFICINA SINDUSCON/SP Nota: modificado pelo autor.
Motta9 (2010) aponta que o “Selo Casa Azul” é um instrumento simples e eficaz
para atestar a qualidade e diferenciais de sustentabilidade do empreendimento para
o cliente e que a certificação é gratuita com a marca CAIXA, agregando valor para
comercialização do produto. Explica que a certificação firma o compromisso da CAIXA
com o meio ambiente e com o financiamento de habitações mais sustentáveis, e
atende ao reconhecimento e à valorização dos empreendimentos que adotam
soluções e práticas sustentáveis de projeto e construção.
Figura 21 - Referencial técnico para o proponente: Guia CAIXA de Sustentabilidade Ambiental – Selo Casa Azul
– Boas Práticas para Habitações mais Sustentáveis – Fonte: OFICINA SINDUSCON/SP.
9
Coordenadora do grupo de trabalho que elaborou a metodologia do Selo Casa Azul CAIXA.
70
A segunda parte da organização atende ao desenvolvimento conceitual das
categorias estabelecidas:
Tabela 9 - Critérios de análise para certificação Selo Casa Azul CAIXA - Fonte: OFICINA SINDUSCON/SP - Nota:
modificado pelo autor.
Para avaliação do desempenho térmico, utiliza-se a parte 2, onde trata-se da
qualidade de projeto e do conforto na habitação, como demonstrado na tabela 10
acima. Para uma análise do desempenho térmico, utiliza-se a Categoria 2 – Projeto e
Conforto, desenvolvida por Lamberts e Triana10 no ano de 2010. CAIXA (2010) afirma
que esta categoria está direcionada aos aspectos que relacionam o planejamento e a
concepção do projeto, considerando, principalmente, a adaptabilidade da edificação
sob condições climáticas, características físicas e geográficas do local, bem como o
planejamento dos espaços na edificação para fins de uso comum ou específico, onde
está determinado como parâmetros a NBR 15220 – parte 3 (2005c), tal como a NBR
15575:2013 – Edificações Habitacionais – Desempenho. Na tabela de listagens 10 a
seguir, demonstra os itens 2.7 e 2.8 como obrigatórios e os itens 2.9 e 2.10 do Selo
Casa Azul CAIXA, como sugestão.
10
Dr. Roberto Lamberts, engenheiro, PhD LabEEE-UFSC e Maria Andrea Triana, arquiteta.
71
Tabela 10 – Quadro de critérios de avaliação pela categoria 2 - PROJETO E CONFORTO – Estratégias para a
arquitetura bioclimática, demarcadas na cor azul – Fonte: Selo Casa Azul versão web – Nota: modificado pelo
autor.
72
7
PROGRAMAS PARA ANÁLISE E SIMULAÇÃO
Os softwares de apoio ao projeto possibilitam os estudos para análise do
comportamento térmico das edificações − diversos softwares vêm sendo elaborados,
tanto no Brasil como nos países desenvolvidos. A norma de desempenho indica a
modelagem do projeto pelo software Energyplus, como ferramenta para a modelagem
de energia para a avaliação do desempenho do edifício, desenvolvida pelo
Departamento de Energia dos Estados Unidos, que permite simular os sistemas de
aquecimento, iluminação e ventilação, de forma a quantificar seu consumo de energia.
Segundo Sorgato (2009), estudos de ventilação natural urbana e nas
edificações, são muito complexos e vêm sendo igualmente viabilizados pela utilização
de programas de lógica matemática e por ter semelhanças com a mecânica dos fluidos
e por ensaios em túneis de vento. Alguns softwares auxiliam esse processo de análise.
Segundo Otec11 (2013), o Designer Builder foi construído a partir do EnergyPlus,
portanto tornando-se interface amigável para simulações de projetos na produção de
edifícios, permitindo a inserção da maior parte de seus recursos de envoltória e
envidraçamento. Foi desenvolvido para ser utilizado em qualquer fase do processo de
concepção, desde as fases de conceito, em que apenas “alguns” parâmetros são
necessários para capturar o projeto de construção de modelos de construção, até
fases muito mais detalhadas para projetos estabelecidos, sendo que alguns usos
comuns são:

Avaliação das fachadas da edificação para o efeito de aquecimento, o uso de
energia e aparência visual e a verificação de utilização optimizada da luz
natural;

Modelagem de sistemas de controle de iluminação e cálculo de eficiência na
iluminação elétrica;
11
OTEC – Fundada em uma época anterior ao grande desenvolvimento da construção sustentável no país, movimento
impulsionado pelo trabalho do Green Building Council Brasil, a OTEC nasceu de parceria com a consultoria norte-americana
Architectural Energy Corporation (AEC).
73

Cálculo da temperatura , velocidade e distribuição de pressão e em torno de
edifícios usando CFD12;

Visualização de layouts de dispositivos de proteção solar;

Simulação térmica de edifícios naturalmente ventilados;

Projeto
HVAC13,
incluindo
o
aquecimento,
o
arrefecimento
e
o
dimensionamento de equipamentos;

Traçar a trajetória solar em qualquer período do ano;

Permitir a modelagem por zonas dentro do espaço;

Importar arquivo de extensão D.W.G (Auto-Cad);

Trabalhar com ferramentas de contrução de desenho.
O Designer Builder é aprovado pela NBR 15575:2013, por utilizar como interface
amigável o EnergyPlus.
O software gráfico Analisys Sol-Ar – Segundo LABEEE14 (1996), permite a
obtenção da carta solar em função da latitude, auxiliando no projeto das proteções
solares através da visualização gráfica dos ângulos de projeção desejados sobre
transferidor de ângulos, que pode ser plotado para qualquer ângulo de orientação. O
programa também permite a visualização de intervalos de temperatura anuais
correspondentes às trajetórias solares ao longo do ano e do dia. Para estas cidades,
o programa oferece a possibilidade de obtenção da rosa dos ventos para frequência
de ocorrência dos ventos e velocidade média para cada estação do ano em oito
orientações (N, NE, L, SE, S, SO, O, NO). O programa possui uma base de dados
para diversas cidades, com latitude, longitude e dados de temperatura e vento
disponíveis em arquivos CSV (Valores Separados por Vírgula): Belém, Brasília,
Curitiba, Florianópolis, Fortaleza, Maceió, Natal, Porto Alegre, Recife, Rio de Janeiro,
Salvador, São Luis, São Paulo, Vitória.
12
CFD - Computational Fluid Dynamics a sigla que corresponde ao cálculo computacional de dinâmica dos fluidos.
Tanto "AVAC" como "HVAC" são siglas que significam "aquecimento, ventilação e ar condicionado" (em inglês "heating,
ventilating and air conditioning").
14 LABEEE - Laboratório de Eficiência Energética em Edificações foi criado no ano de 1996.
13
74
O uso do Analisys Sol-Ar para a identificação dos resultados desse trabalho é
essencial para a quantificação dos períodos de insolação e sombreamento das
fachadas do apartamento analisado.
8
ESTUDO DE CASO
8.1
CONJUNTO HABITACIONAL ZEZINHO MAGALHÃES PRADO – CECAP
(CONDOMÍNIO ESPÍRITO SANTO)
Na análise do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado serão
apontados possíveis parâmetros de conforto ambiental, que possam indicar a relação
das soluções de projeto e tecnológicas empregadas na construção. Serão
consideradas as referências que respeitam as variações bioclimáticas e as soluções
que garantem o conforto ambiental, sobretudo bom desempenho, durabilidade, baixo
custo de construção e manutenção na edificação.
O Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado retrata a arquitetura
modernista e princípios corbusianos, pelas suas organizações de espaços orienta-se
pelo conceito de freguesia, com identidade da superquadra aplicada pelo arquiteto
Lúcio Costa de 1902 a 1998 em Brasília. Para cada freguesia, define-se um conjunto
de edifícios e equipamentos urbanos. É importante ressaltar que por essa tipologia de
projeto dos edifícios, é possível identificarmos a autonomia das unidades com
conjuntos mais amplos.
Outro ponto importante é a opção de planta livre para habitação popular,
paredes internas independentes das estruturas, que adequam-se às necessidades
dos moradores.
Segundo Issac (2007), ainda em fase de construção “de 1960 com a conclusão
em 1981”, Vilanova Artigas, Fabio Penteado e Paulo Mendes da Rocha,
coordenadores e autores do projeto do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães
Prado, juntamente com a colaboração do arquiteto Ruy Gama, são convidados a
apresentar o projeto do Conjunto Habitacional na FAUUSP para os alunos, junto ao
75
arquiteto e professor Candido Malta Filho, com o propósito de destacar no debate15,
importantes aspectos do projeto original que demostrava a preocupação que tiveram
com a questão da autonomia, flexibilidade e mutabilidade do sistema arquitetônico.
Nesse debate, Candido Malta ressalta que a que concepção urbanística aberta do
Conjunto Habitacional favoreceria transformações sociais, indo contra os princípios do
urbanismo modernista.
A arquitetura moderna foi marcada pela racionalidade, pelos materiais
industrializados e brutos, como o concreto e vidro, e pela valorização da função e da
estrutura. Nas figuras 22a, 22b, 23a e 23b a seguir demonstram-se os aspectos
apontados do modernismo como a superquadra (espaços entre os blocos), o concreto
aparente e o caixilho demarcado por toda a extensão da fachada.
Figura 22a- Planta livre - Espaços grandes entre blocos constituídos por praças internas – Fonte: ISAAC (2007).
Figura 22b Fachada do conjunto habitacional Zezinho Magalhães Prado – Fonte: MELLO (1960/1970).
Figura 23a – Canteiro central que possibilita a liberdade de uso dos espaços aos usuários. Figura 23b – Pátio
interno, possibilidade de insolação e ventilação entre blocos - Fonte: ISAAC (2007).
15
Este debate foi publicado pela primeira vez em 1972 na revista Desenho, número 4 editada pelos alunos da
FAUUSP.
76
O Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado, ou parque
CECAP, pela sua grandiosidade, acabou dando o nome ao bairro
(Parque CECAP). Localizada em Guarulhos, no nordeste da Região
Metropolitana de São Paulo, sendo um dos 39 municípios que a
integra. Situa-se no eixo Rio/São Paulo, a 19 km da capital (ISSAC,
2007, 64 p.).
Na figura 24, a seguir, a área do terreno está destacada pela cor ferrugem. Os
limites do terreno fazem divisa com o Rio Baquirivú, com o Aeroporto Internacional de
Cumbica e a Base Aérea, além de ter a Rodovia Presidente Dutra (cor vermelha),
Avenida Perimetral (cor amarela) margeando-a e um pouco mais afastada a Rodovia
Ayrton Senna da Silva (cor rosa). Na dada época, o Aeroporto, enquanto equipamento
de uso civil, era uma possibilidade e a Avenida Perimetral e a Rodovia Ayrton Senna
da Silva ainda não haviam sido implantadas.
Figura 24 - Localização do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado/Parque CECAP. Fonte: ISAAC
(2007).
Posicionado entre o eixo Rio/SP, o município de Guarulhos foi
escolhido para a implantação de equipamentos de impacto regional
tais como: o Aeroporto Internacional de São Paulo – Guarulhos
(inaugurado em 1985 e com a terceira pista em fase de projeto),
Rodoanel, Dryport, o Parque Ecológico do Tietê e o Parque Estadual
da Cantareira (ISSAC, 2007, p. 65).
77
8.2
A área do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado
O terreno de propriedade da Caixa Econômica do Estado de São
Paulo (CEESP) (figura 25) com cerca de 1.780.000 m2. Em 23 de
agosto de 1967 houve um processo de desapropriação amigável
movido pela CECAP contra a CEESP, originando a transcrição de nº
19.403 (ISSAC, 2007, p. 56).
A área foi utilizada em sua totalidade para o projeto inicial do conjunto
habitacional, porém, como será visto adiante, este não foi construído na sua totalidade.
Na parte do terreno à direita da Rodovia Presidente Dutra não houve qualquer tipo de
construção, e na área à esquerda da rodovia foram construídas parte dos blocos
habitacionais e parte dos espaços coletivos.
Em 1972, a estagiária da CECAP Sylvia Ficher, relatou um fato interessante sobre
o terreno, como demonstram as figuras 25 e 26 a seguir.
Figura 25 - Matrícula de 1.780,00 m2 – Terreno Inicial CEESP; Fonte: ISAAC (2007).
78
Figura 26 - Estudo de implantação. Fonte: MDC, Revista de arquitetura e urbanismo ano 14, disponível em: <
mdc.arq.br/2011/09/06/architettura-contemporanea-brasile-arquitetura-brasileira-entre-1957-e-2007/6-conjuntozezinho-magalhaes-prado-vilanova-artigas-paulo-mendes-da-rocha-fabio-penteado-guarulhos-sp-1967/>
A área do terreno é de 180 ha e sua conformação topográfica
apresenta relevo pouco acentuado, predominando na várzea do rio
Baquirivu, afluente do principal curso d’água da Região Metropolitana
que é o Tietê. A natureza do terreno particularmente das camadas
superficiais turfosas, aliada à condição do relevo, foram dados muito
importantes para elaboração do plano urbanístico e dados técnicos
da análise do solo influenciaram significativamente as técnicas
construtivas dos edifícios previstos. Todos os edifícios habitacionais
se apoiam em superficiais em pilotis (figuras 27a e 27b), no que
resulta melhor condição técnica em função do tipo do solo e maiores
vantagens econômica, liberando a camada superficial para a
circulação dos pedestres e recreação infantil (FICHER, 1972, p. 76).
Figura 27a e 27b - Demonstra a importância das quadras abertas por os blocos da edificação serem sob pilotis Fonte: PEREIRA (2012).
79
8.3
Dados do projeto
Em 1968, houve um debate a respeito do Conjunto na FAUUSP, tendo sido
publicado em 1972 pela Revista Desenho 4, descrevendo de forma sintética o projeto,
e que se aplica a primeira fase. Essa obra foi muito longa e passou por diversas
transformações em suas fases. Essas transformações aconteceram em virtude do
falecimento de Zezinho Magalhães Prado. Por esse motivo, houve a troca de
superintendência e em seu lugar ficou Juvenal Juvêncio. Muitas outras pessoas
estariam envolvidas na concepção do projeto e na construção, como identificado na
tabela 11 a seguir.
COORDENAÇÃO DO PROJETO
João Vilanova Artigas
Fabio Penteado
Paulo Mendes da Rocha
ARQUITETOS QUE TRABALHARAM NO PROJETO
Renato Nunes
Ruy Gama
Giselda Cardoso Visconti
Geraldo Vespasiano Puntoni
ESTUDOS SOCIOECONÔMICOS
CEMACO
PESQUISA DO SISTEMA EDUCACIONAL
Eugenia Paesani
Maiumy Souza Lima
Alice Gonzaga
SISTEMA DE ABASTECIMENTO
PROAGRI
CÁLCULO ESTRUTURAL
Jose Carlos
Figueiredo Ferraz
Jose Antonio Del Nero
Jose Almeida Castanho
ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA
PLANIDRO
INSTALAÇÕES ELÉTRICAS E HIDRÁULICAS
Henrich Zwilling e Cia. Ltda
ORÇAMENTO E PROGRAMAÇÃO DA OBRA E L.
Falcão Bauer Ltda
GEOLOGIA
Stelavio Ranzini
Tabela 11 – Quadro da equipe que constituiu o Escritório técnico da CECAP. Fonte: REVISTA DESENHO, 1972.
Nas figuras 28, 29 e 30 a seguir, é demonstrado como seria a implantação do
projeto na malha urbana atual de Guarulhos, caso o conjunto fosse realmente
implantado na sua totalidade.
80
Figura 158 - Implantação do projeto de 1967 na malha urbana atual de Guarulhos. - Fonte: ISAAC (2007).
Figura 29 - Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado/Parque CECAP com destaque no
que foi construído – Fonte: ISAAC (2007).
Figura 30 – Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado em foto aérea em 2007 – Fonte:
ISAAC (2007).
A figura 30 acima e a figura 31 a seguir demonstram a implantação dos blocos.
Verifica-se por essa característica de implantação o conceito de freguesia,
81
demarcando significativamente a existência de grandes recuos entre os blocos
criando a superquadra.
Figura 31 - Edifícios da primeira fase de construção – Fonte: Laboratório de Artes Gráficas da FAAUSP.
Tomando como referência de análise a questão da superquadra, a revista
Acrópole (1970) explica que os índices alcançados no projeto definem o caráter da
proposta − densidade do projeto, 308 hab./ha; área pavimentada, 38%; área das
praças, 12%, área verde, 50%; área da freguesia, 15 ha; densidade bruta da freguesia,
650 hab./ha; oferta escolar, 192 salas, 13 mil estudantes.
Os índices de porcentagem em relação à área bruta do projeto demonstram a
qualidade ambiental existente, sob o viés da humanização dos espaços de recreação
e convívio. Esses fatores comprovam a existência de autonomia, flexibilidade e
mutabilidade do sistema arquitetônico, como citado anteriormente no debate com os
autores do projeto Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães.
Segundo Koolhaas (2007), devem-se existir sempre propostas de um espaço que
permita a inclusão dos indivíduos em diálogos comuns.
8.4
O clima da região metropolitana de São Paulo
Segundo Fretin e outros (2007), a cidade de São Paulo está situada sobre um
planalto a 750 m de altura em relação ao nível do mar, sendo por esse motivo as
manhãs e as noites mais frescas. São Paulo passa pelas quatro estações do ano,
82
porém não essas são bem definidas e em alguns dias é possível vivenciar primavera,
verão, outono e inverno nas 24 horas.
A latitude da região metropolitana de São Paulo, cortada pelo Trópico
de Capricórnio (23º 30´Sul), a altitude, a topografia acidentada e a
influência dos sistemas de circulação perturbada são fatores que
conduzem à uma climatologia bastante diversificada em relação à
temperatura. A temperatura média anual situa-se entre 20 °C e 24 °C,
podendo, nas áreas mais elevadas, ser inferior a 18 °C, devido ao
efeito conjugado da latitude com a frequência das correntes polares.
No verão, principalmente no mês de janeiro, são comuns médias das
máximas de 30 °C a 32 °C. No inverno, a média das temperaturas
mínimas varia de 6 °C a 20 °C, com mínimas absolutas variando de
4°C a 8°C, sendo que as temperaturas mais baixas são registradas
nas áreas mais elevadas.
Com relação à pluviometria, as chuvas são ora trazidas pelas
correntes de sul, ora pelo sistema de Oeste. A altura anual da
precipitação nestas áreas é superior a 1.500 mm. O período seco
ocorre no inverno (junho, julho, e agosto) enquanto o período chuvoso
vai de dezembro a março.
Os ventos predominantes sopram do sul e sudeste, porém não são
constantes nem fortes. Rajadas de maior força e intensidade provêm
do noroeste. Há outras variações de direção, no nível macro climático,
mas as maiores variações ocorrem por conta da topografia irregular
da região (vales e colinas) e pela urbanização / verticalização (FRETIN
et al., 2007, p. 04).
Segundo Köppen (1948), o clima da região metropolitana de São Paulo é do tipo
Aw, tropical úmido, típico das savanas tropicais, definido por períodos distintos: um
seco, de abril a outubro, e o outro úmido, de novembro a março, no qual concentra-se
80% das chuvas.
8.5 O clima do município de Guarulhos
Segundo Equipe GO (2009), o município de Guarulhos apresenta um clima
subtropical úmido, com temperatura média anual entre 17 ºC e 21 ºC, umidade relativa
do ar média anual de 81,1, precipitação pluviométrica anual média de 1470 mm e
83
ventos dominantes SE - NO - E - O16.
Segundo dados do Instituto de Meteorologia (INMET), referentes ao período de
julho de 1983 a dezembro de 2013, a menor temperatura registrada em Guarulhos foi
de -0,03 ºC em 6 de julho de 1997, e a maior atingiu 37,3 ºC em 30 de outubro de
2012.
8.6
Localização e descrição da área em estudo
A escolha para o parâmetro de análise na avaliação de conforto térmico das
unidades habitacionais, localizadas no bairro CECAP, pertencente ao Conjunto
Habitacional Zezinho Magalhães Prado no município de Guarulhos, região nordeste
do município de São Paulo. A implantação dos edifícios é composta por dois blocos,
separados pela caixa de escada e corredores de acesso aos apartamentos, como
demonstrado nas figuras 32 e 33 a seguir.
Figura 32 – A Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado – Identificação do bloco a qual
encontra-se a unidade habitacional a ser analisada – Fonte: Google Maps. Acesso em: 20 maio 2014 – Nota:
modificado pelo Autor.
16
Os dados foram cedidos pelo Ministério da Aeronáutica - Divisão de Meteorologia em 2013.
84
N
Figura 33 - Planta das unidades habitacionais e a posição dos blocos em relação ao norte verdadeiro Fonte: Revista Desenho 4 – Nota: modificado pelo Autor.
Na figura 34 a seguir, é demonstrado a trajetória solar sobre a implantação. As
faces a receber a insolação, portanto, serão nordeste e sudoeste.
Figura 34 – Simulação da trajetória aparente do sol - Fonte: Google Maps. Acesso em: 20 maio 2014 - Nota:
modificado pelo Autor.
85
Sobre os armários embutidos nos quartos, temos novamente as
janelas em fita que, independentes da geometria dos quartos e
associadas às divisórias leves, são responsáveis pela flexibilidade de
arranjo destes cômodos. O morador poderá organizar de forma
autônoma o espaço interno de sua moradia, adaptando a suas
necessidades ou a dos futuros moradores (PEREIRA, 2012, p. 115).
8.7
Análise de conforto térmico nas unidades habitacionais
As características de análise por parâmetros, a seguir, indicam algumas
possibilidades para identificação da qualidade ambiental, mas com um viés na
eficiência térmica da edificação.
Segundo Pereira (2012), a certificação ambiental é muito importante para o
instrumento de mensuração do desempenho das edificações e tende a ser uma
exigência para o financiamento dos empreendimentos habitacionais.
Quando consideramos a mudança como intrínseca à existência,
sobrevivência e desempenho das habitações, o conceito de mudança
emerge como critério para análise dos projetos que buscam a
certificação ambiental (PEREIRA, 2012, p. 20).
Analisando horários de insolação sobre superfícies verticais e horizontais,
segundo a orientação determinada, toma-se como referência a carta solar do
município de Guarulhos – São Paulo, latitude de 23o36’, longitude de 48o28’ e altitude
de 749m.
Figura 35 - Carta solar. Fonte: Lamberts; Dutra & Pereira (1997).
86
O empreendimento deve proporcionar adequada ventilação e
insolação entre as edificações. Em relação à insolação, é importante
considerar o estudo da carta solar do local (figuras 35, 36, 37, 38 e
39), para entender a disponibilidade de sol e propor a implantação,
conforme as necessidades, de medidas para sombreamento ou
aquecimento das edificações (CAIXA, 2010, p. 68-69).
Figura 36 - Carta Solar – Fonte: Lamberts, Dutra
& Pereira (1997) – Ilustração: Luciano Dutra ®
Figura 38 - Carta solar de São Paulo com
temperaturas plotadas até 21 de junho Programa
Sol-Ar. Fonte: LABEEE, UFSC (2009).
Figura 37 - Carta Solar de São Paulo do
Programa Sol-Ar. Fonte: LABEEE/UFSC (2009).
Figura 39 - Trajetória solar de São Paulo. Programa
Sunpath 1.05. Desenvolvedor: Maurício Roriz. Fonte:
RORIZ (2000).
87
8.8
Análise de insolação e sombreamento da unidade habitacional
Na figura 40 a seguir, observa-se, pela planta do pavimento tipo, a unidade
intermediária e a sentido do corte no bloco B a ser analisado e identificado por uma
circunferência.
A arquitetura deve ser tratada como uma envoltória reguladora,
permeável e controlada entre os ambientes externo e interno,
considerando-se o desempenho térmico da edificação por meio de
soluções adotadas em projeto e com vistas a propiciar maior conforto
térmico, tanto aos moradores do empreendimento como aos do
entorno imediato, a partir de uma melhor interação local entre eles.
(CAIXA, 2010, p. 57).
Bloco A
N.V.
Fachada 1
interna
Bloco B
Fachada 2
externa
Figura 40 – Planta do pavimento tipo, com a identificação da unidade para a análise de insolação. Fonte:
Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas) – Nota: modificado pelo Autor.
Com o auxílio do corte transversal, na figura 41 a seguir, são demonstrados os
ângulos que identificam a projeção mínima e máxima da insolação sobre a unidade
habitacional em faces opostas.
88
Figura 41 - Corte transversal – representação dos ângulos Alfa (ângulo de altura do sol) na unidade habitacional
analisada – andar intermediário. Fonte: Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas). - Nota: modificado pelo Autor.
Após a identificação dos ângulos de altura do sol (α) – “Alfa”, da figura 41
acima, utilizou-se o programa computacional gráfico “Analysis SOL-AR” para a
obtenção da carta solar da latitude especificada do município de Guarulhos, São
Paulo, das figuras 42 e 43 a seguir.
Figura 42 - Traçado de máscara da Fachada 1 (interna) da unidade habitacional em análise. Fonte: Programa
Analysis SOL-AR do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – LABEEE – Nota: modificado pelo Autor.
89
Figura 43 - Traçado de máscara da Fachada 2 (externa) da unidade habitacional em análise. Fonte: Programa
Analysis SOL-AR do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – LABEEE - Nota: modificado pelo Autor.
Pelas figuras 42 e 43, acima, foi definido o traçado de máscaras da fachada 1
(interna) e fachada 2 (externa). Com os resultados obtidos pelo traçado de máscara,
organizam-se nas tabelas abaixo os períodos do ano e as horas em que ocorre a
insolação da unidade habitacional analisada. Nas tabelas 12 e 13 a seguir,
observamos a existência de no mínimo três horas de insolação, considerando as
necessidades mínimas para a salubridade na edificação.
Horas de insolação - Fachada 1 (interna)
Solstício de Verão
Horário - 07:20 às 10:30
Equinócios
Horário - 08:10 às 11:30
Solstício de Inverno
Horário - 09:10 às 12:30
Tabela 12 - Tabela do horário de insolação da fachada 1 (interna). Fonte: Autor.
90
Horas de insolação - Fachada 2 (externa)
Solstício de Verão
Horário - 13:10 às 18:48
Equinócios
Horário - 13:50 às 18:00
Solstício de Inverno
Horário - 14:10 às 17:12
Tabela 13 - Tabela do horário de insolação da fachada 2 (externa). Fonte: Autor.
A NBR 15575:2013, subcapítulo 11.5.1, determina que, em condições críticas
do ponto de vista térmico da edificação, a recomendação é de que para o verão, item
a): a janela do dormitório ou da sala esteja voltada para oeste e a outra parede exposta
voltada para norte. Porém, caso não seja possível, o ambiente deverá ter pelo menos
uma janela voltada para oeste. Para o inverno, item b): a janela do dormitório ou da
sala de estar voltada para sul e a outra parede exposta voltada para leste, e, caso não
seja possível, o ambiente deve ter ao menos uma janela voltada para sul.
Neste caso, a janela do quarto da unidade habitacional em análise, está voltada
para a face sudoeste e a sala, cozinha e a área de serviço voltada para a face
nordeste, como demonstrado na figura 44 abaixo:
91
Figura 44 - Planta da unidade habitacional analisada – Posicionamento das fachadas - Fonte: Arquivo FAU-USP
(Fundação Artigas). - Nota: modificado pelo autor.
Segundo a NBR 15575-1 (2013), subcapítulo 11.5.1, item c): sugere da
necessidade de desobstrução no entorno, considerando que as paredes expostas e
as janelas deverão estar desobstruídas, ou seja, sem a presença de edificações ou
vegetações nas proximidades que possam modificar a incidência de sol e/ou vento.
Edificações como um condomínio, podem ser consideradas desde que previstas para
habitação no mesmo período. A figura 45 a seguir demonstra a implantação dos
blocos sobre o loteamento e, na sequência, na figura 46 observa-se a existência de
recuos acima de 8,00 m, que se tornam generosos, não havendo interferências
diretamente na insolação e ventilação das unidades habitacionais como analisado no
estudo de insolação.
92
Figura 45 - Foto aérea da implantação e orientação dos blocos do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do
Prado - CECAP. Fonte: Google Maps. Acesso em: 20 maio 2014. – Nota: modificado pelo autor.
Figura 46 - Planta dos blocos com pátios internos. Fonte: Arquivo CDHU.
Segundo CAIXA (2010), as condições de insolação e as variações acontecem
conforme a característica de zona bioclimática, a latitude e altitude sobre orientação
mais ao norte ou mais ao sul do país. Essas determinações enfatizam as diferentes
necessidades de sombreamento.
93
No Brasil, especificamente em São Paulo, o clima é de características quentes
e úmidas, portanto o sombreamento na edificação torna-se essencial, principalmente
no período de verão. Já para o período de inverno esse processo inverte-se, passando
a permitir a incidência de radiação solar, portanto o sombreamento deve ser seletivo.
“[...] Pode-se efetuar a implantação da edificação de modo a considerar a maior
dimensão no lote e na edificação, na medida do possível, no eixo norte-sul” (CAIXA,
2010, p. 59).
Retomando a questão da tipologia e implantação do projeto, na figura 45
anterior foi confirmada a implantação dos edifícios em sua maior extensão sob o eixo
noroeste-sudeste.
Outro exemplo de destaque pode ser o das técnicas de composição de
fachada, elementos de proteção.
Figura 47 - Acima caixilho recuado da fachada da unidade habitacional. – Fonte: ISSAC (2007).
Na figura 47 acima, identificamos a estratégia de recuo do caixilho da fachada,
proporcionando o sombreamento necessário para as horas de maior incidência de
radiação solar.
94
[...] pode ser aproveitada a geometria solar, considerando-se que, no
verão, o sol tem um ângulo mais alto e, no inverno, mais baixo; o
paisagismo também aparece como uma forma eficiente de
sombreamento, que pode ser usada de forma contínua ao longo do
ano ou também seletiva nos períodos em que seja necessário, por
meio da especificação de plantas com folhagem intermitente (CAIXA
2010, p. 59).
O sombreamento é tão importante como a inserção de luz solar na edificação,
principalmente no período de inverno, garantindo sombreamento no período de verão,
segundo sugere a NBR 15220:2005 em zonas bioclimáticas 3 na qual encontra-se a
cidade de São Paulo. No caso das fachadas da unidade analisada do Conjunto
Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, faces nordeste e noroeste, há sol de alto
a médio, com a possibilidade de sombreamento fixo regulável. Já para as faces
sudeste e sudoeste, sombreamento fixo por massa arbórea, observado nas figuras
48, 49a, 49b, 50a e 50b a seguir.
Figura 48 - Foto do conjunto dos blocos sobre o sombreamento de massa arbórea. Fonte: <images04.olxst.com/ui/6/87/80/1393434089_608158780_1-Fotos-de-Oportunidade-Apartamento-64m-Cond-Rio-grande-doSul-Parque-Cecap-Gruarulhos.jpg, 2014>. Acesso em: 20 maio 2014.
95
Figura 49a e 49b - Pátio interno e praça central (freguesias) – vegetação para o sombreamento – grandes recuos
para a permeabilidade da insolação. Fonte: ISSAC (2007).
Figura 50a e 50b - Pátio interno, vegetação para o sombreamento – grandes recuos para a permeabilidade da
insolação. Fonte: ISSAC (2007).
8.9
Resfriamento passivo pelo princípio da ventilação cruzada na unidade
habitacional
CAIXA (2010) afirma que a ventilação natural é uma das principais técnicas
passivas na arquitetura bioclimática brasileira. Essa técnica se aplica ao projeto, em
que se considera simultaneamente a implantação e as aberturas da edificação no
favorecimento da penetração dos ventos predominantes aos ambientes, como
96
demonstrado nas figuras 51a e 51b a seguir. O ideal é que isso se dê em ambientes
quentes e úmidos. Nos casos opostos, o bloqueio acontece em geral em zonas frias,
temperadas e quente secas.
Analisa-se o projeto do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado,
recapitulando o desenho da superquadra, constituindo organizações de espaços que
se orientas pelo conceito de freguesia, como já citado na discussão do arquiteto Lúcio
Costa em Brasília, mostrando a importância dos grandes recuos entre os blocos, os
pátios internos e as praças, onde cria-se recurso para sombreamento, insolação e a
ventilação natural.
Figura 51a e 51b - Fachada e área de circulação – Grandes recuos, blocos sobre pilotis, propícios a ventilação
passiva, (convecção) setas azuis ar frio – setas vermelhas ar quente. Fonte: ISSAC (2007) – Nota: modificado
pelo Autor.
Quando se analisa ventilação natural, considera-se a velocidade e a frequência
predominantes dos ventos, como demonstrado na figura 52 a seguir, por estação e
mês do ano na implantação das edificações.
97
Figura 52 - Rosa dos Ventos, análise de ventos predominantes e suas orientações. Fonte: Analisy Sol-Ar/LABEEE.
Para edificações residenciais multifamiliares, localizadas na zona bioclimática
3, extraída da NBR 15220-3:2005 e premissas determinantes de estratégias para
habitações mais sustentáveis do Selo Casa Azul CAIXA, segue abaixo a tabela 14. As
informações contidas enfatizam as possíveis práticas projetuais na arquitetura para
cidades brasileiras, em que define-se um bioclima típico (quente-úmido), como já
demonstrado
anteriormente
nas
características
de
identidade
das
Zonas
Bioclimáticas.
98
Tabela 6: Estratégias
Zona Bioclimática 3:
Tabela 14 - Trecho extraído da tabela 6 de estratégias do caderno de certificação Selo Casa Azul CAIXA – Fonte:
CAIXA (2010). Nota: modificado pelo Autor.
Segundo Motta17 (2010), as características térmicas dos fechamentos também
são parâmetros para o desempenho térmico da edificação. O que está sob influência
neste caso é a cor, o tipo de material e o uso ou não de matérias isolantes na paredes
e coberturas. Outro fatores são tamanho e tipo de aberturas e a existência de
sombreamento, como já citado e reconhecido anteriormente.
As características térmicas exigidas neste manual referem-se às
propriedades de transmitância, capacidade térmica e absortância dos
componentes das paredes e coberturas, considerando-se todas as
suas camadas na composição (tais como o tijolo, os revestimentos
internos e externos e a pintura) (CAIXA, 2010, p. 60).
17
Maria Luísa Alvim Motta, coordenadora do grupo de trabalho que elaborou a metodologia do Selo Casa Azul CAIXA.
99
8.10 Parâmetros para medições de desempenho térmico por atribuições da
norma de desempenho NBR 15575:2013 e da certificação Selo Casa Azul CAIXA,
na unidade habitacional (nível intermediário) do Bloco Espírito Santo – Zezinho
Magalhães Prado
8.10.1
Medições in loco
A seguinte análise, na unidade habitacional Conjunto Residencial Zezinho
Magalhães do Prado - CECAP (Bloco Espírito Santo), foi efetuada in loco, com a
utilização do equipamento chamado “Relógio Termo Higrômetro”, como demonstrado
nas figuras 53 e 54 a seguir.
Figura 53 - Aparelho Relógio Termo Higrômetro, portátil possui medida de temperatura interna e externa, 3 leituras
simultâneas, relógio com indicação de horas no formato 12h ou 24h, registro de máximo e mínimo e precisão
básica de 1 °C e 10% RH. Realiza medidas de temperatura interna (ambiente em que se encontra o instrumento)
de 0 °C a 50 °C (32 °F a 122 °F), temperatura externa (sensor com cabo de extensão) de -50 °C a 70 °C (-58 °F a
158 °F) e umidade relativa interna de 20% a 90%. - Fonte: Minipa.
100
Figura 54 - Planta da unidade habitacional Zezinho Magalhães - CECAP - Fonte: Revista Desenho 4 – Nota:
modificado pelo Autor.
Quanto ao processo de preparação, instalou-se o equipamento para leitura de
temperatura interna, no 2º andar do pavimento intermediário do apartamento da
unidade habitacional, no período de solstício de verão. A leitura perdurou 24 horas,
do dia 20/01/2013 ao dia 21/01/2013. As temperaturas obtidas foram as seguintes:

Temperatura máxima: 26,1 ºC

Temperatura mínima: 24,5 ºC
Temperaturas Internas
Segundo AccuWeather (2013), site de medições meteorológicas que informa a
temperatura para todo o ano, demonstrou-se as temperaturas para o verão,
estabelecendo como critério um período de três dias antes da data de leitura in loco,
identificando temperaturas máxima de 27 ºC e mínima de 18 ºC, como demonstrado
no gráfico 3 a seguir.
101
Gráfico
3
Gráfico
de
temperaturas
do
mês
de
janeiro
de
2013.
Fonte:
<www.accuweather.com/pt/br/guarulhos/36369/month/36369?monyr=1/01/2013> – Acesso em: 20 maio 2014. Nota: modificado pelo Autor.
Segundo a NBR 15575:2013, para o período de solstício de verão, a faixa
mínima considera que a temperatura máxima no interior do protótipo deve ser menor
do que a máxima temperatura exterior.
A temperatura máxima superior adquirida pelo aparelho relógio Termo Higrômetro
dentro do recinto resultou em 26,1 ºC, para a temperatura externa máxima dos três
dias de 27 ºC, ou seja, atendendo a faixa mínima das faixas de conforto térmico para
um dia de verão.
Givoni (1992), explica que o clima interno em edifícios não condicionados reage
mais largamente à variação do clima externo e à experiência de uso dos habitantes.
Por exemplo, temperatura interna de 20 ºC de manhã até 26 ºC de tarde no verão é
comum em edifício não acondicionado, e a máxima colhida no apartamento da
unidade habitacional, foi de 26,1 ºC.
Dando sequência ao dados colhidos pelo equipamento in loco, novamente foi
instalado o equipamento para leitura de temperatura interna, no 2º andar do pavimento
intermediário do apartamento da unidade habitacional durante o período de solstício
de inverno, e a leitura perdurou 24 horas, do dia 23/06/2013 ao dia 24/06/2013. As
temperaturas foram as seguintes:

Temperatura máxima: 18,2 ºC

Temperatura mínima: 15,5 ºC
Temperaturas Internas
102
Segundo AccuWeather (2013), site de medições meteorológicas que informa a
temperatura para todo o ano, demonstrou-se as temperaturas para o inverno,
estabelecendo como critério um período de três dias antes da data de leitura in loco,
identificando temperaturas máxima de 24 ºC e mínima de 12,5 ºC, como demonstrado
no gráfico 4 a seguir.
Gráfico
4
Gráfico
de
temperaturas
do
mês
de
junho
de
2013
Fonte:
<www.accuweather.com/pt/br/guarulhos/36369/month/36369?monyr=1/01/2013> - Acesso em: 20 maio 2014 Nota: modificado pelo Autor.
Segundo a NBR 15575:2013 para o período de solstício de inverno, a faixa
mínima resultante das temperaturas considera que a temperatura no interior do
protótipo deve ser maior do que a temperatura mínima externa em mais 3 ºC.
A temperatura mínima adquirida pelo aparelho relógio Termo Higrômetro dentro do
recinto resultou em 15,5 ºC para a temperatura externa mínima dos três dias de 12,5
ºC, atendendo a faixa mínima das faixas de conforto térmico para um dia de inverno.
As considerações analisadas in loco, juntamente com a utilização da norma de
desempenho, oferecem possibilidades na hora da escolha do material adequado para
execução do projeto e das técnicas construtivas.
103
8.10.2
Cálculo
de desempenho
térmico do apartamento da
unidade
habitacional (Temperatura Efetiva Corrigida)
Cálculo de desempenho térmico do apartamento da unidade habitacional do 2º andar
(intermediário) no período de Solstício de Verão – Zezinho Magalhães do Prado –
CECAP Bloco Espírito Santo.
Dados:
São Paulo/Guarulhos
Latitude: 23036’ Sul
Dados de Clima: (Janeiro)
Temp. do ar
Ts= 31,70C
Td= 25,90C
ts= 11,30C
td= 16,20C
Empena - Face Nordeste
Área opaca da parede= 13,25m2, cor amarela (α=0,3).
Área da janela= 4,44m2
Empena - Face Sudoeste
Área opaca da parede= 16,77m2, cor amarela (α=0,3)
Área da janela = 5,55m2 vidro comum 3 mm. Str=0,86
Formula: Coeficiente global de transmissão térmica (W/m²°C):
1
1 e1 e2
en 1
=
+ + + ⋯ + + + Rar
U he λ1 λ2
λn hi
0,13
𝑈 = 0,17 + (
) + 0,15 = 0,39m2 ℃/W
1,75
U=
1
0,39
U = 𝟐, 𝟓𝟔𝐰/𝐦𝟐 ℃ (Face Nordeste e Face Noroeste – áreas opacas das paredes
externas)
0,003
𝑈 = 0,17 + (
) = 0,20m2 ℃/W
0,8
U=
1
0,20
U = 𝟓, 𝟕𝟓𝐰/𝐦𝟐 ℃ (Face Nordeste e Face Noroeste – áreas envidraçadas das paredes
externas)
104
Cálculos de ganhos de calor solar (Ig):
Fachada 1 (Nordeste)
Parede – Q′sol1 =
𝑄 ′ 𝑠𝑜𝑙1 = Ig. 0,5.
Q’1= 0,129 Ig(W)
Ig.α.U.A
he
0,39
. 13,25 = 0,129 Ig
20
Envidraçado – Q′fs1 = Q′fs = Fs. Ig. A
Q’2= 3,81 Ig(W)
𝐼𝑔 = 0,86.4,44
Ig = 3,81 Ig
Fachada 2 (Sudoeste)
Parede - Q′sol1 =
𝑄 ′ 𝑠𝑜𝑙1 = Ig. 0,5.
Q’3= 0,163 Ig(W)
Ig.α.U.A
he
0,39
. 16,77 = 0,163 Ig
20
Envidraçado – Q′fs1 = Q′fs = Fs. Ig. A
Q’4= 4,77 Ig(W)
𝐼𝑔 = 0,86.5,55
Ig = 4,77 Ig
Maior ganho horário de calor solar:
Tabela 15 - Tabela de ganhos de calor solar (Ig), adquirido por hora em determinada posição de fachada - Fonte:
Autor.
Maior ganho de calor solar= Qsol= 3231 w às 16h00min.
105
Ganhos de calor gerados internamente:
1 pessoa= 26w x 3= 78 W
Equipamentos convencionais:
Chuveiro elétrico: 2100 W
Computador: 180 W
Geladeira: 150 W
Televisão: 54 W
Total: 2.562 W
Cálculo das perdas de calor (∆T):
Qsol=Qst=U.∆T.A
𝑄 ′ 1 = 2,56. (13,25 + 4,44). ∆𝑇 = 45,28∆𝑇(𝑊)
𝑄 ′ 2 = 2,56. (16,77 + 5,55). ∆𝑇 = 185,01∆𝑇(𝑊)
𝑄 ′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 0,35. 𝑁. 𝑉. ∆𝑇
𝑄 ′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 0,35.1.160. ∆𝑇
𝑄 ′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 56∆𝑇(𝑊)
Total de perdas de calor:
Q′ t = 𝟐𝟖𝟔, 𝟐𝟗∆𝐓(𝐖)
Balanço Térmico (∑ 𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜𝑠 = ∑ 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠) ∆𝑇:
𝑄𝑠𝑜𝑙 + 𝑄𝑖𝑛𝑡
3231 + 2562 = 5793
5793 = 286,29 ∆T
5715
= 𝟐𝟎, 𝟐𝟑℃
286,29
Dados Climáticos (temperaturas 0 C e umidade relativa %):
Td (col 2) 25, 9 Ts (col 4) 31, 7 td (col 3) 16, 2 ts(col 5) 11,3 UR 80%
Temax=
Temin=
Td+Ts
2
td+ts
2
=
=
25,9+31,7
2
16,2+11,3
2
= 13,7℃
𝑡𝑒= Te max + Te mín =
E=
= 28,8℃
(28,8+13,7)
2
= 21,2℃
Te max − Te mín
= 𝟕, 𝟓℃
2
Determinação do fator de inércia:
Inércia térmica média
m= 0,8
timax= te + (1 − m) · ∆T + (1 − m) · E
106
21,2 + (1 − 0,8). 20,23 + (1 − 0,8). 7,5
= 𝟐𝟔, 𝟕℃ (TBS-Temp. bulbo seco).
Determinação da temperatura de bulbo úmido (Carta Psicrométrica para a cidade de
São Paulo):
TBS= 23,0 0C
TBS= 26,7 0C
Figura 55 - Carta Psicrométrica para a cidade de São Paulo, identificação da temp. de bulbo seco (T.B.S) e Temp.
de bulbo úmido (T.B.U). Fonte: FROTA, (2003) - Nota: modificado pelo Autor.
107
Determinação de temperatura efetiva:
TBS= 26,7 0C
TBU= 23,0 0C
Figura 56 - Nomograma de Temperatura Efetiva para pessoas normalmente vestidas, em atividade leve - Fonte:
FROTA, (2003) - Nota: modificado pelo Autor.
T.E= 24,00C (velocidade do ar= 1,0m/s)
Temperatura efetiva interna ou
corrigida:
Dentro da Zona de conforto
T.E= 25,00C (velocidade do ar= 0,5m/s)
Dentro da Zona de conforto
Para as considerações, identificou-se, que no período de verão, o apartamento
analisado, enquadra-se na zona de conforto onde encontra-se entre 230C à 270C.
Segundo Frota (2003), as “zonas de conforto” deveram ser aplicadas como indicação
e analisadas acerca de sua aplicabilidade às condições específicas de projeto e de
108
realidade ambiental. Lembrando que o cálculo de temperatura efetiva corrigida não é
determinação estabelecida pela NBR 15575:2013.
Cálculo de desempenho térmico da unidade habitacional do 2º andar (intermediário)
no período de Solstício de inverno – Zezinho Magalhães do Prado – CECAP Bloco
Espírito Santo.
Dados:
São Paulo/Guarulhos
Latitude: 23036’ Sul
Dados de Clima: (Junho)
Temp. do ar
Ts= 26,70C
Td= 22,00C
ts= 2,50C
td= 8,40C
Empena - Face Nordeste
Área opaca da parede= 13,25m2, cor amarela (α=0,3).
Área da janela= 4,44m2
Empena - Face Sudoeste
Área opaca da parede= 16,77m2, cor amarela (α=0,3)
Área da janela = 5,55m2 vidro comum 3 mm. Str=0,86
Formula: Coeficiente global de transmissão térmica (W/m²°C):
1
1 e1 e2
en 1
=
+ + + ⋯ + + + Rar
U he λ1 λ2
λn hi
0,13
𝑈 = 0,17 + (
) + 0,15 = 0,39m2 ℃/W
1,75
U=
1
0,39
U = 𝟐, 𝟓𝟔𝐰/𝐦𝟐 ℃ (Face Nordeste e Face Noroeste – áreas opacas das paredes
externas)
0,003
𝑈 = 0,17 + (
) = 0,20m2 ℃/W
0,8
U=
1
0,20
U = 𝟓, 𝟕𝟓𝐰/𝐦𝟐 ℃ (Face Nordeste e Face Noroeste – áreas envidraçadas das paredes
externas)
Cálculos de ganhos de calor solar (Ig):
Fachada 1 (Nordeste)
Q’1= 0,129 Ig(W)
109
Parede – Q′sol1 =
𝑄 ′ 𝑠𝑜𝑙1 = Ig. 0,5.
Ig.α.U.A
he
0,39
. 13,25 = 0,129 Ig
20
Envidraçado – Q′fs1 = Q′fs = Fs. Ig. A
Q’2= 3,81 Ig(W)
𝐼𝑔 = 0,86.4,44
Ig = 3,81 Ig
Fachada 2 (Sudoeste)
Parede - Q′sol1 =
𝑄 ′ 𝑠𝑜𝑙1 = Ig. 0,5.
Q’3= 0,163 Ig(W)
Ig.α.U.A
he
0,39
. 16,77 = 0,163 Ig
20
Envidraçado – Q′fs1 = Q′fs = Fs. Ig. A
Q’4= 4,77 Ig(W)
𝐼𝑔 = 0,86.5,55
Ig = 4,77 Ig
Maior ganho horário de calor solar:
Tabela 16 - Tabela de ganhos de calor solar (Ig) no mês de Junho, adquirido por hora em determinada posição de
fachada - Fonte: Autor.
Maior ganho de calor solar= Qsol= 3035 w às 10h00min.
110
Ganhos de calor gerados internamente:
1 pessoa= 26w x 3= 78 W
Equipamentos convencionais:
Chuveiro elétrico: 2100 W
Computador: 180 W
Geladeira: 150 W
Televisão: 54 W
Total: 2.562 W
Cálculo das perdas de calor (∆T):
Qsol=Qst=U.∆T.A
𝑄 ′ 1 = 2,56. (13,25 + 4,44). ∆𝑇 = 45,28∆𝑇(𝑊)
𝑄 ′ 2 = 2,56. (16,77 + 5,55). ∆𝑇 = 185,01∆𝑇(𝑊)
𝑄 ′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 0,35. 𝑁. 𝑉. ∆𝑇
𝑄 ′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 0,35.1.160. ∆𝑇
𝑄 ′ 𝑣𝑒𝑛𝑡 = 56∆𝑇(𝑊)
Total de perdas de calor:
Q′ t = 𝟐𝟖𝟔, 𝟐𝟗∆𝐓(𝐖)
Balanço Térmico (∑ 𝑔𝑎𝑛ℎ𝑜𝑠 = ∑ 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠) ∆𝑇:
𝑄𝑠𝑜𝑙 + 𝑄𝑖𝑛𝑡
3035 + 2562 = 5597
5597 = 286,29 ∆T
5597
= 𝟏𝟗, 𝟓℃
286,29
Dados Climáticos (temperaturas 0 C e umidade relativa %):
Td (col 2) 22,0 Ts (col 4) 26,7 td (col 3) 8,4 ts(col 5) 2,5 UR 80%
Temax=
Temin=
Td+Ts
2
td+ts
2
=
=
22,0+26,7
2
8,4+2,5
2
= 5,45℃
𝑡𝑒= TeMax + Te mín =
𝐸=
= 24,35℃
(24,35+5,45)
2
= 14,9℃
Te Max − Te mín
= 𝟗, 𝟒𝟓℃
2
111
Determinação do fator de inércia:
Inércia térmica média
m= 0,8
timax= te + (1 − m) · ∆T + (1 − m) · E
14,9 + (1 − 0,8). 19,5 + (1 − 0,8). 9,45
= 𝟐𝟎, 𝟔℃ (TBS-Temp. bulbo seco).
Determinação da temperatura de bulbo úmido (Carta Psicrométrica para a cidade de
São Paulo):
TBS= 18,5 0C
TBS= 20,6 0C
Figura 57 - Carta Psicrométrica para a cidade de São Paulo, identificação da temp. de bulbo seco (T.B.S) e Temp.
de bulbo úmido (T.B.U). Fonte: FROTA, (2003) – Nota: modificado pelo Autor.
112
Determinação de temperatura efetiva:
TBS= 18,5 0C
TBS= 20,6 0C
Figura 58 - Nomograma de Temperatura Efetiva para pessoas normalmente vestidas, em atividade leve - Fonte:
FROTA, (2003) – Nota: modificado pelo Autor.
T.E= 17,50C (velocidade do ar= 1,0m/s)
T.E= 18,50C (velocidade do ar= 0,5m/s)
Temperatura efetiva interna ou
corrigida:
Fora da Zona de conforto
Fora da Zona de conforto
Para as considerações, identificou-se que no período de inverno, o
apartamento analisado, não se enquadra na zona de conforto onde encontra-se entre
113
230C à 270C. Recapitulando, Frota (2003), afirma que as “zonas de conforto” deveram
ser aplicadas como indicação e analisadas acerca de sua aplicabilidade às condições
específicas de projeto e de realidade ambiental. Lembrando que o cálculo de
temperatura efetiva corrigida não é determinação estabelecida pela NBR 15575:2013.
8.10.3
Transmitância térmica, atraso térmico na unidade habitacional
Na tabela 17 a seguir, demonstra-se o cálculo para a identificação das horas
de atraso térmico do concreto.
114
Tabela 17 - Memorial de cálculo da parede de concreto armado. Fonte: FRETIN (2013). Nota: modificado pelo
Autor.
Segundo a NBR 15220 – parte 3 (2005c), segue abaixo, na tabela 20, as
recomendações de transmitância térmica e atraso térmico para cada tipo de vedação
externa para a zona bioclimática 3.
115
Tabela C.2 - Transmitância térmica, atraso térmico para cada tipo de vedação externa
Tabela 18 - Tabela de Transmitância térmica e atraso térmico de paredes e coberturas. Fonte: NBR 15220 – parte
3 (2005c). Nota: modificado pelo Autor.
Com o resultado obtido pelo memorial de cálculo do concreto da tabela 17,
observamos que a análise das paredes externas da unidade habitacional enquadrase na classificação de parede leve e refletora, com transmitância térmica U = 3,62
W/m2.K e atraso térmico de φ= 3,1, atendendo as exigências da norma como
especificado na tabela 18 acima.
A NBR 15220:2005 – parte 3, tabela 7, determina que as aberturas devem atender
uma porcentagem mínima para a eficiência de ventilação, considerada média como
segue na tabela 19 a seguir.
Tabela 19 - Tabela extraída da NBR 15220:2005 – parte 3: Aberturas, Vedações e condicionamento térmico
passivo – Fonte: NBR 15220:2005 – parte 3. Nota: modificado pelo Autor.
116
A figura 59, a seguir, demonstra o recuo do caixilho na fachada, possibilitando
o sombreamento para o acondicionamento térmico passivo. Esta estratégia de projeto
atende os requisitos da NBR 15220:2005 – tabela 7, como demonstrado na tabela 19
acima. Na tabela 17, pelo resultado obtido a partir do memorial de cálculo do concreto,
enquadra-se pela referência paredes leves e refletoras, onde estrategicamente
utilizou-se na fachada da edificação acondicionamento passivo. Foram usados, no
processo construtivo, painéis de concreto de 5 cm em um extremo e painéis de 8cm
no outro extremo, formando um espaço de 15cm de ar para convecção natural.
Sombreamento
Caixilho recuado
Convecção natural
Painéis de Concreto
Figura 59 - Blocos de concreto – fachada e caixilhos originais máx-ar. - Fonte: Issac (2007) – Nota: modificado
pelo Autor.
Os grandes recuos entre os blocos definem uma estratégia para o
sombreamento. Na simulação computacional de insolação, observa-se então o
espaço
interno
sendo
favorecido
pelo
sombreamento.
Como
mencionado
anteriormente, são soluções de eficiência térmica no caso de zonas bioclimáticas 3,
como demonstra as figuras 60a, 60b, 61, 62a e 62b a seguir.
117
Figura 60a - Simulação de insolação às 13:00 no dia 20/02/2013 e a Figura 60b - Simulação de insolação às
15:00 no dia 20/02/2013. Fonte: Autor.
Figura 61 - Pátio interno entre blocos, favorecendo o sombreamento
nas janelas das unidades habitacionais. Fonte: Issac (2007).
118
Figura 62a e 62b - Pátio interno entre blocos, favorecendo o sombreamento nas janelas das unidades
habitacionais. Fonte: Issac (2007).
Segundo NBR 15220:2005 – parte 3, tabela C.1 – Aberturas para ventilação,
demonstrada na tabela 22 a seguir, a unidade habitacional analisada enquadra-se na
classificação: ventilação média com 15% < A < 25% da área de piso.
Tabela 20 - Tabela de aberturas para ventilação. Fonte: NBR 15220:2013 – parte 3. Nota: modificado pelo Autor.
A determinação das aberturas para ventilação está em função da área total do
piso com a área total envidraçada, como demonstrado nas figuras 63 e 64 a seguir.
119
Área do piso
Figura 63 - Planta da unidade habitacional com demarcação da área de piso, considerando o cálculo das aberturas
para ventilação média com 15% < A < 25% da área de piso. Fonte: Laboratório de Artes Gráficas da FAAUSP.
Nota: modificado pelo Autor.
Área
Envidraçada
Figura 64 - Detalhe reduzido da fachada frontal do bloco com a demarcação da área envidraçada, considerando
o cálculo das aberturas para ventilação média com 15% < A < 25% da área de piso. Fonte: Arquivo FAUUSP Nota: modificado pelo Autor.
120
Para Gurgel (2012), a utilização dos ventos é essencial para o resfriamento
passivo. Para tal, deve-se conhecer muito bem as características, identificando a
direção e a intensidade dos ventos locais. É possível então posicionar a edificação no
terreno, de tal modo que os ventos frios cruzem o interior da unidade e favoreçam a
saída do ar quente, dessa forma alcançando um resfriamento passivo eficiente como
demonstrado nas figuras 65 e 66 a seguir.
Ventos predominantes a sul e sudeste
Figura 65 – Planta esquemática do bloco e das unidades habitacionais Zezinho Magalhães Prado, onde mostram
como a dimensão da captação da brisa e da abertura para sua saída do ambiente influenciam na velocidade e
distribuição interna da ventilação no ambiente em questão. Fonte: Arquivo FAUUSP. Nota: modificado pelo Autor.
Figura 66 – Corte longitudinal do bloco e das unidades habitacionais Zezinho Magalhães Prado. Exemplo
esquemático de ventilação cruzada por aberturas e corredores externos do bloco. Fonte: Arquivo FAUUSP - Nota:
modificado pelo Autor.
121
8.10.4
Simulação da eficiência térmica utilizando o software Designer Builder
Retoma-se as questões de desempenho térmico determinadas pela NBR
15575:2013, em que está estabelecido que as simulações devem ser realizadas para
os dias típicos de verão e inverno e são definidas três faixas de conforto para
aceitação do projeto. Em um desempenho detalhado, a norma considera que a
resposta térmica global da edificação está vinculada à exposição dinâmica e clima
específico por meio de medições ou simulações por meio de programas. As faixas
consideradas são: mínima, intermediária e superior.
Os parâmetros se referem à transmitância térmica e à capacidade
térmica das paredes, e à transmitância térmica das coberturas18. Tanto
as paredes quanto as coberturas estão relacionadas às cores usadas,
estando implícita a propriedade de absortância do material. (CAIXA,
2010, p. 60)
Segundo CBIC19 (2013), os parâmetros de análise de eficiências térmicas
podem ser fornecidos por sistemas computacionais:
Para a realização das simulações computacionais, recomenda-se o
emprego do software EnergyPlus. Outros softwares de simulação
podem ser utilizados, desde que sejam validados pela ASHRAE
Standard 140 e permitam a determinação do comportamento térmico
de edificações sobre condições dinâmicas de exposição a clima,
sendo capazes de reproduzir os efeitos de inércia térmica.” (NBR
15575:2013, p. 20).
Nas tabelas e gráficos a seguir, será demonstrado a análise de eficiência
térmica no apartamento da unidade habitacional do 2º Andar (intermediário), do
Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado (Bloco Espírito Santo). A análise
computacional foi confeccionada pelo software Designer Builder, o qual possui uma
18
19
A parte 2 da NBR – 15220:2005, indica como calcular estes parâmetros.
Câmera Brasileira da Indústria da Construção, 2013.
122
interface flexível para simulações de desempenho térmico de edifícios, por meio
da ferramenta EnergyPlus20.
Na tabela 21 e no gráfico 9, abaixo, organizam-se os valores variáveis de
temperaturas. É analisada a temperatura em relação aos fatores ambientais no dia de
solstício de verão (20/01/2013), definindo-se para cada coluna:

Coluna azul, as temperaturas internas da unidade;

Coluna vermelha, as temperaturas externas da unidade;
20/01/2013 - Hora Temperatura Int. (0C)
Temperatura Ext. (0C)
0:00
24,3
24,0
1:00
24,4
23,3
2:00
24,2
23,0
3:00
24,1
23,0
4:00
24,1
22,3
5:00
23,9
22,0
6:00
23,8
23,5
7:00
24,3
25,5
8:00
25,0
27,5
9:00
25,6
29,5
10:00
26,2
30,0
11:00
26,4
31,5
12:00
26,9
32,8
13:00
27,3
33,0
14:00
27,6
33,0
15:00
27,9
33,0
16:00
28,1 TEMP. MÁX. EXT.= 33,8
17:00
28,5
33,3
18:00 TEMP. MÁX. INT.= 28,6
30,8
19:00
28,2
29,3
20:00
27,9
27,5
21:00
27,5
24,8
22:00
26,8
23,3
23:00
26,5
22,3
Tabela 21 - Tabela de simulação térmica computacional do período de solstício de verão no apartamento
(intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito
Santo. Temp. máx. interna e externa - Fonte: Modelagem no software Designer Builder - Nota: do Autor.
20
O EnergyPlus é um software, criado a partir dos programas BLAST e DOE-2 e distribuído pelo Departamento de Energia dos
Estados Unidos, desenvolvido para simulação de carga térmica e análise energética de edificações e seus sistemas.
123
Solstício de verão - 20/01/2013
Temperaturas
35,0
30,0
25,0
20,0
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
15,0
Horários
Temperatura Int.
Temperatura Ext.
Gráfico 5 - Gráfico de Temperatura Variável no dia de Verão da Tabela de simulação do apartamento
(intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito
Santo. Fonte: Modelagem no software Designer Builder. Nota: do Autor.
Segundo a NBR 15575:2013, segue na tabela 19 a seguir as faixas de
exigência para atendimento de conforto térmico, no dia típico de verão.
MÍNIMA
TEMP. INTERNA < TEMP. EXTERNA
INTERMEDIÁRIA TEMP. INTERNA < TEMP. EXTERNA - 2C°
SUPERIOR
TEMP. INTERNA < TEMP. EXTERNA - 4C°
Tabela 22 – Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico para dia típico de verão.
Fonte: NBR – 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nota: modificado pelo Autor.
Na simulação, adquirida pelo software Designer Builder no dia 20/01/2013, em
um dia de verão, resultou em 28,6 ºC a temperatura interna máxima, para a
temperatura externa máxima de 33,8 ºC, ou seja, atendendo a faixa superior das
faixas de conforto térmico para um dia de verão.
124
DESIGNER BUILDER - TEMPERATURAS 21/01/2013
TEMP. INTERNA MÁX.
28,6C°
TEMP. EXTERNA
MÁX.
33,8C°
ATENDIMENTO A FAIXA SUPERIOR
Tabela 23 - Tabela de valores de temperaturas do dia 20/01/13, adquirido pelo software Designer Builder. Fonte:
Programa computacional Designer Builder - Nota: modificado pelo Autor.
Na tabela 24 e no gráfico 10, abaixo, organizam-se os valores variáveis de
temperaturas. É analisada a temperatura em relação aos fatores ambientais no dia de
solstício de inverno (23/06/2013), definindo-se para cada coluna:

Coluna azul, as temperaturas internas da unidade;

Coluna vermelha, as temperaturas externas da unidade;
23/06/2013 - Hora Temperatura Int. (0C)
Temperatura Ext. (0C)
0:00
15,6
12,2
1:00
15,2
10,5
2:00
14,9
9,3
3:00
14,7
8,7
4:00
14,5
8,2
5:00
14,3
8,0
6:00
14,2
7,9
7:00
8:00 TEMP. MÍN. INT. =
9:00
10:00
11:00
12:00
3:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
14,0 TEMP. MÍN. EXT. = 7,2
13,8
7,8
14,2
9,5
14,7
11,5
16,1
13,8
17,6
16,2
18,4
17,7
18,8
18,8
19,2
19,8
19,4
20,0
18,5
18,5
17,6
17,4
16,8
15,6
16,5
14,3
16,2
13,3
16,1
13,0
15,9
12,3
Tabela 24 - Tabela de simulação térmica computacional do período de Solstício de Inverno no apartamento
(intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito
Santo. Temp. mín. interna e externa. Fonte: Modelagem no software Designer Builder. Nota: do Autor.
125
Solstício de inverno - 23/06/2013
Temperaturas
19,0
17,0
15,0
13,0
11,0
9,0
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
7,0
Horários
Temperatura Int.
Temperatura Ext.
Gráfico 6 - Gráfico de Temperatura Variável no dia de inverno da Tabela de simulação do apartamento
(intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito
Santo. Fonte: Modelagem no software Designer Builder. Nota: do Autor.
Segundo a NBR 15575:2013, seguem na tabela 18 as faixas de exigência para
atendimento de conforto térmico, no dia típico de inverno.
MÍNIMA
TEMP. INTERNA > TEMP. EXTERNA + 3C°
INTERMEDIÁRIA TEMP. INTERNA > TEMP. EXTERNA + 5C°
SUPERIOR
TEMP. INTERNA > TEMP. EXTERNA + 7C°
Tabela 25 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico para dia típico de inverno.
Fonte: NBR – 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nota: modificado pelo Autor.
Na simulação, adquirida pelo programa computacional no dia 23/06/2013, em
um dia de inverno, resultou em 13,8 ºC a temperatura interna mínima, para a
temperatura externa mínima de 7,2 ºC, ou seja, atendendo a faixa intermediária das
faixas de conforto térmico para um dia de inverno.
DESIGNER BUILDER - TEMPERATURAS 21/01/2013
TEMP. EXTERNA
MÍN.
13,8 °C
7,2 °C
ATENDIMENTO A FAIXA
INTERMEDIÁRIA
TEMP. INTERNA MÍN.
Tabela 26 - Tabela de valores de temperaturas do dia 21/01/13, adquirido pelo programa computacional Designer
Builder. Fonte: Programa computacional Designer Builder. Nota: modificado pelo Autor.
126
Após as análises das temperaturas nos dias de verão e inverno, constata-se
que no Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado predomina no processo
construtivo o concreto armado. Apesar desse material possuir inércia térmica média,
os resultados foram positivos, estando diretamente ligados às estratégias de projeto,
bem como ao uso de ventilação cruzada, painéis de concreto armado fixados à
fachada, proporcionando o efeito de convecção natural, como já mencionado
anteriormente. Essas técnicas são essenciais frente às características do clima quente
e úmido da cidade.
Giglio (2005); Barbosa (2001) apontam em suas pesquisas que o método das
horas de desconforto, estabelecida como um indicador para a avaliação térmica dos
sistemas construtivos, devem ser menor do que 1000 horas de desconforto ao longo
de um ano. No caso da modelagem para a análise do apartamento, considerou-se 24
horas para os parâmetros.
9
CONSIDERAÇÕES
Aqui lembra-se que a realização do projeto do Conjunto Habitacional Zezinho
Magalhães Prado se deu ao final da década de 1960, e após quatro décadas analisase a unidade habitacional por normativos e certificações de 2005 a 2013, o que torna
evidente, dado os resultados obtidos por meio das análises, o reconhecimento das
estratégias e da qualidade do projeto arquitetônico dos arquitetos autores, João
Batista Vilanova Artigas, Fábio Penteado e Paulo Mendes da Rocha.
Conforme as exigências das normas de desempenho, NBR – 15575:2013 –
parte: Zoneamento bioclimático brasileiro, NBR 15220:2005 parte 2: Métodos de
cálculos de transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator
solar dos elementos e componentes de edificações e a certificação Selo Casa Azul
CAIXA, que baseia-se nas exigências de conforto térmico extraídas das normas de
desempenho, conclui-se que, a partir dos parâmetros de medidas adotados, bem
como as simulações in loco, computacional e do cálculo de temperaturas corrigidas,
os resultados de eficiência térmica do apartamento do 20 andar intermediário da
unidade habitacional enquadra-se sob as determinações da norma de desempenho e
127
do Selo Casa Azul CAIXA. Os resultados obtidos poderão assemelhar-se aos
possíveis resultados dos apartamentos do 20 (intermediários), que localizam-se sob
mesma orientação das fachadas, 65o nordeste e 245o sudoeste, não prevalecendo
como resultado dos blocos opostos.
Para esse trabalho, não houve o isolamento das diversas variáveis que
influenciam diretamente na temperatura interna, portanto adota-se o desempenho
térmico do apartamento (intermediário) do 2° andar da unidade habitacional em função
da temperatura interna, e o resultado obtido poderá prevalecer para os apartamentos
que estariam em mesma orientação e andar em relação ao estudado nessa análise
apresentada.
Pelos parâmetros dessa análise, percebem-se as vantagens de se utilizar
materiais sob as envoltórias, que tendem a ter inércia térmica média, tanto no período
de verão quanto no período de inverno. Os resultados da análise de parâmetros
demonstra que a unidade habitacional tem boa orientação solar e aberturas para a
ventilação cruzada, proporcionando o equilíbrio térmico necessário para o período de
verão. Nas edificações com pouca inércia térmica, faz-se necessário o ganho de calor
interno para evitar que as mínimas temperaturas externas ocasionem desconforto no
período de inverno.
Retomando o capítulo 4 que demostra o caso internacional do conjunto
habitacional “Tossa de Mar”, nos deparamos como uma arquitetura contemporânea
com o detalhamento e análise do ciclo de vida do edifício, com determinadas
semelhanças ao Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado, por sua forma e
layout de fachadas recuadas como estratégia de sombreamento e ventilação, pela
superquadra e pátios internos com generosas áreas permeáveis e, sobretudo, pela
preocupação da qualidade ambiental aplicada ao projeto e produção dos edifícios. O
exercício da análise do desempenho térmico e o uso de ferramentas para simulações
do desempenho demostraram os fatores principais da qualidade, pelo qual parte
desse contexto analítico levou também à ordenação dos critérios da análise desse
trabalho.
Lembramos que o fator de implantação dos edifícios não é necessariamente o
único a interferir diretamente nas condições da qualidade de conforto, porém
apresenta-se como um dos principais, pois definirá a quantidade de radiação que
128
incide diretamente nas fachadas e que a qualidade ambiental depende do conjunto de
fatores positivos para o bem estar da qualidade de vida.
129
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135
ANEXOS
136
Anexo 1
Ò.𝑐
𝜑 = 1,382. 𝑒. √3,6.Î
𝜑 = 0,7284√𝑅𝑡 . 𝐶𝑇
Onde:
φ = é o atraso térmico (horas);
e = é espessura da placa (m);
λ = é a condutividade térmica do material (W/(m.K));
ρ = é a densidade de massa aparente do material (Kg/m3);
c = é o calor específico do material (kJ/(kg.K));
Rt = é a resistência térmica de superfície a superfície do componente ((m2.K)/W);
CT = é a capacidade térmica do componente (kJ/(m2.K)).
Quando os componentes dos elementos, parede e cobertura, são compostos por
diferentes camadas de paralelas e perpendiculares ao fluxo de calor, o atraso térmico
é calculado pela seguinte expressão.
𝜑 = 1,382. 𝑅𝑡 . √𝐵1 + 𝐵2
Onde:
Rt = é a resistência térmica de superfície a superfície do componente ((m2.K)/W);
B1; é dado pela equação 4.4;
B2 é dado pela 4.5.
𝐵
𝐵1 = 0,226. 𝑅0
𝑡
Onde:
𝐵0 é dado pela equação 4.6.
(𝜆.𝜌.𝐶)𝑒𝑥𝑡
𝐵2 = 0,205. (
𝑅𝑡
) . (𝑅𝑒𝑥𝑡 −
𝑅𝑡 −𝑅𝑒𝑥𝑡
10
)
Se 𝐵2 < 0 então usar 𝐵2 = 0.
𝐵0 = 𝐶𝑡 − 𝐶𝑡𝑒𝑥𝑡
Onde:
𝐶𝑡 : é a capacidade térmica total do componente (𝑘𝐽 ∕ (𝑚2 . 𝐾));
𝐶𝑡𝑒𝑥𝑡 : é a capacidade térmica da camada externa do componente (𝑘𝐽 ∕ (𝑚2 . 𝐾)).
137
Anexo 2
Considera que:
Resistência térmica do painel
𝑅𝑡 =
𝑒𝐶
𝜆𝐶
+ 𝑅𝑎𝑟 +
𝑒𝐶
𝜆𝐶
Resistência térmica total
𝑅𝑇 = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑡 + 𝑅𝑠𝑒
Transmitância térmica
Capacidade térmica da parede
𝐶𝑇 = Σ 𝑒𝑖 . 𝑐𝑖 . 𝜌𝑖 = (𝑒. 𝑐. 𝜌)𝐶 + (𝑒. 𝑐. 𝜌)𝑎𝑟 + (𝑒. 𝑐. 𝜌)𝐶
Atraso térmico
Fator solar
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