UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E
TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE
EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO
TERMO-LUMÍNICO DE UMA EDIFICAÇÃO COM
BRISES SOLEILS: ESTUDO DE CASO
ALINE CRISTINA JARA DA SILVA
Orientador: Profº Drº JOSÉ ANTÔNIO LAMBERT
Co-orientadora: Profª Drª MARTA C. J. A. NOGUEIRA
Cuiabá, MT
Fevereiro 2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E
TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE
EDIFICAÇÕES E AMBIENTAL
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO
TERMO-LUMÍNICO DE UMA EDIFICAÇÃO COM
BRISES SOLEILS: ESTUDO DE CASO
ALINE CRISTINA JARA DA SILVA
Dissertação apresentada junto ao
Programa de Pós-Graduação em
Engenharia de Edificações e Ambiental
da Universidade Federal de Mato
Grosso, como requisito para obtenção
do título de Mestre.
Orientador: Profº Drº JOSÉ ANTÔNIO LAMBERT
Co-orientadora: Profª Drª MARTA C. J. A. NOGUEIRA
Cuiabá, MT
Fevereiro 2011
Dados Internacionais de Catalogação na Fonte.
S586a Silva, Aline Cristina Jara da.
Avaliação do desempenho termo-lumínico de uma edificação com brises
soleils : estudo de caso / Aline Cristina Jara da Silva. – 2011.
xix, 161 f. : il. (algumas color.) ; 30 cm.
Orientador: José Antônio Lambert.
Co-orientadora: Marta C.J.A. Nogueira.
Dissertação (mestrado) – Universidade Federal de Mato Grosso,
Faculdade de Arquitetura, Engenharia e Tecnologia, Programa de PósGraduação em Engenharia de Edificações e Ambiental, 2011.
Inclui bibliografia.
1. Conforto térmico. 2. Conforto ambiental. 3. Desempenho termolumínico. 4. Edificações - Proteção solar. 5. Eficiência ambiental. I. Título.
CDU 727.3:621.3:697 (817.2)
Ficha catalográfica elaborada pelo Bibliotecário Carlos Henrique T. de Freitas. CRB-1: 2.234.
Permitida a reprodução parcial ou total desde que citada a fonte.
DEDICATÓRIA
Este trabalho é dedicado a Deus, por me
conceder força e perseverança para
enfrentar o desafio de conciliar o
mestrado e a maternidade...
AGRADECIMENTOS
•
Ao Prof.º Dr.º José Antônio Lambert, pela orientação, incentivo e pelo
grande empenho e dedicação para realização deste curso de mestrado.
•
A Prof.ª Dr.ª Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira, pela
orientação, apoio e confiança.
•
Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de
Edificações e Ambiental da Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT), pelos
ensinamentos repassados.
•
Ao Programa de Pós-Graduação em Física Ambiental, por ter
disponibilizado os equipamentos para a coleta de dados.
•
Ao meu marido Clézio André, pelo apoio, cumplicidade e incentivo na
realização dos meus sonhos.
•
Ao meu amado filho Davi, por ser um bebê comportado e tranqüilo,
facilitando a realização deste trabalho.
•
A minha família, mãe, pai, irmãos, sogros e cunhados, por acreditarem em
meu potencial e pela ajuda fornecida na realização da coleta de dados.
•
A minha cunhada Jany Kelly, pela ajuda fornecida durante a coleta de
dados.
•
Aos colegas do mestrado, pela amizade e convívio.
•
As minhas amigas Raquel e Márcia pela amizade e auxílio nos momentos
de dúvidas.
•
A Faculdade de Enfermagem (FAEN), pela disponibilidade na realização
da pesquisa, e aos professores e alunos pela compreensão.
•
A todas as pessoas que direta ou indiretamente contribuíram para a
realização deste trabalho.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS............................................................................................x
LISTA DE TABELAS.........................................................................................xv
LISTA DE QUADROS.......................................................................................xvi
LISTA DE EQUAÇÕES...................................................................................xvii
RESUMO...........................................................................................................xviii
ABSTRACT........................................................................................................xix
1.
2.
INTRODUÇÃO........................................................................................01
1.1.
PROBLEMÁTICA.........................................................................01
1.2.
JUSTIFICATIVA...........................................................................04
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...............................................................06
2.1.
CONFORTO TÉRMICO...............................................................06
2.1.1.
Trocas térmicas entre corpo e ambiente.............................07
2.1.2.
Mecanismo termo-regulador..............................................08
2.1.3.
Variáveis do conforto térmico............................................10
2.1.3.1. Metabolismo.........................................................................10
2.1.3.2. Vestimenta............................................................................11
2.1.3.3. Temperatura do ar...............................................................11
2.1.3.4. Velocidade do ar..................................................................11
2.1.3.5. Umidade relativa do ar........................................................12
2.1.3.6. Temperatura radiante média...............................................13
2.1.4.
Normalização em conforto térmico....................................14
2.1.4.1. ISO 7730/94 - Ambientes térmicos moderados Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das
condições para conforto térmico......................................................14
2.1.4.2. ISO/DIS 7726/96 - Ambientes Térmicos - Instrumentos e
Métodos para medições das quantidades físicas..............................14
2.1.4.3. ASHRAE Standard 55-1992: Ambientes Térmicos Condições para ocupação humana...................................................15
2.1.4.4. ASHRAE Fundamentals Handbook - cap. 8 Thermal
Comfort – 1997.................................................................................15
2.1.4.5. ISO 8996/90 - Ergonomia - Determinação da produção de
calor metabólico...............................................................................15
2.1.4.6. ISO 9920/95 - Ergonomia de ambientes térmicos Estimativa de isolamento térmico e resistência evaporativa de um
traje de roupas..................................................................................15
2.2.
2.3.
2.4.
BIOCLIMATOLOGIA..................................................................15
2.2.1.
Cartas bioclimáticas...........................................................17
2.2.2.
Zoneamento bioclimático brasileiro...................................20
2.2.3.
Estratégias bioclimáticas para Cuiabá................................21
BRISES SOLEILS.........................................................................22
2.3.1.
Definição e origem dos brises soleils.................................22
2.3.2.
Tipos de brises soleils.........................................................25
2.3.3.
O brise soleil e a eficiência ambiental................................27
CONFORTO LUMÍNICO.............................................................32
2.4.1.
Grandezas fotométricas......................................................33
2.4.1.1. Fluxo Luminoso...................................................................33
2.4.1.2. Eficiência Luminosa............................................................33
2.4.1.3. Eficiência Energética...........................................................34
2.4.1.4. Luminância..........................................................................34
2.4.1.5. Contrastes............................................................................36
2.5.
2.6.
NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA........................................................36
2.5.1.
Iluminância (Nível de Iluminamento)................................36
2.5.2.
Determinação e Incremento dos Níveis de Iluminância.....38
2.5.3.
Incremento do Nível da Iluminância..................................38
2.5.4.
Níveis mínimos de iluminância..........................................38
O CONFORTO AMBIENTAL NO AMBIENTE DE
ENSINO...........................................................................................................39
3.
ÁREA DE ESTUDO................................................................................44
3.1.
CUIABÁ – CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS.......................44
3.2.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO –
UFMT..............................................................................................................47
3.3.
4.
FACULDADE DE ENFERMAGEM – FAEN..............................47
3.2.1.
Caracterização da sala de aula............................................52
3.2.2.
Caracterização da sala de reunião......................................53
3.2.3.
Caracterização da área de convivência...............................55
MATERIAIS E MÉTODOS...................................................................57
4.1.
ESCOLHA DO LOCAL DE PESQUISA......................................57
4.2.
CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA INTERNO E
EXTERNO E ANÁLISE DO DESEMPENHO TERMO-LUMÍNICO..........58
4.2.1.
Procedimentos para coleta de dados...................................58
4.2.2.
Equipamentos utilizados na coleta de dados......................60
4.2.2.1. Termômetro de Globo Digital.............................................60
4.2.2.2. Abrigo Termométrico com Psicrômetro..............................61
4.2.2.3. Termo-higro-anemômetro Digital.......................................62
4.2.2.4. Termo-higrômetro com Data logger HT-4000....................62
4.2.2.5. Abrigo para Data logger.....................................................63
4.2.2.6. Luxímetro Digital.................................................................63
4.2.3.
Pontos de coleta de dados...................................................64
4.2.4.
Tratamento dos dados.........................................................67
4.2.4.1. Caracterização do microclima externo e interno do período
de estudo...........................................................................................67
4.2.4.2. Análise estatística os dados de temperatura do ar..............68
4.2.4.3. Avaliação dos brises soleils.................................................68
4.2.4.4. Avaliação do desempenho térmico......................................74
4.2.4.5. Avaliação do desempenho lumínico....................................75
5.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS.......................79
5.1.
CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA EXTERNO E
INTERNO DO PERÍODO EM ESTUDO.......................................................79
5.1.1.
Dados de temperatura e umidade relativa do ar.................79
5.1.1.1. Sala de aula.......................................................................79
5.1.1.2. Sala de reunião...................................................................87
5.1.1.3. Área de convivência...........................................................93
5.1.2.
Análise estatística dos dados de temperatura do ar............99
5.1.2.1. Verão..................................................................................100
5.1.2.2. Outono...............................................................................101
5.1.2.3. Inverno...............................................................................102
5.1.2.4. Sala de aula.......................................................................103
5.1.2.5. Sala de reunião..................................................................104
5.1.2.6. Área de convivência...........................................................105
5.1.2.7. Área externa.......................................................................106
5.1.3.
Avaliação dos brises soleils..............................................107
5.1.3.1. Sala de aula.......................................................................107
5.1.3.2. Sala de reunião..................................................................110
5.1.4.
Dados de ventilação..........................................................113
5.1.4.1. Sala de aula.......................................................................113
5.1.4.2. Sala de reunião..................................................................115
5.1.4.3. Área de convivência...........................................................117
5.2.
AVALIAÇÃO DO CONFORTO TÉRMICO..............................120
5.2.1.
Horas em conforto e desconforto.....................................120
5.2.1.1. Sala de aula.......................................................................120
5.2.1.2. Sala de reunião..................................................................125
5.2.1.3. Área de convivência...........................................................130
5.3.
6.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO LUMÍNICO......................136
5.3.1.
Sala de aula.......................................................................136
5.3.2.
Sala de reunião.................................................................139
5.3.3.
Área de Convivência........................................................142
5.3.4.
Verificação da iluminância de interiores..........................145
CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................147
6.1.
SUGESTÕES DE MELHORIAS CONSTRUTIVAS PARA A
EDIFICAÇÃO...............................................................................................149
6.2.
7.
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS.......................151
BIBLIOGRAFIAS.................................................................................152
7.1.
BIBLIOGRAFIAS CITADAS.....................................................152
7.2.
BIBLIOGRAFIAS CONSULTADAS.........................................158
x
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 – Trocas térmicas entre corpo e ambiente.........................................08
FIGURA 2 – Zoneamento bioclimático brasileiro definido pela Norma de
Desempenho Térmico de Edificações (ABNT 2005).....................................20
FIGURA 3 – Edifício do Ministério da Educação e Saúde, Rio de Janeiro........24
FIGURA 4 – Tipos de brises soleils encontrados no campus da UFMT.............27
FIGURA 5 – Luminância.....................................................................................34
FIGURA 6 – Luminância de uma superfície.......................................................35
FIGURA 7 – Luminância.....................................................................................35
FIGURA 8 – Iluminância.....................................................................................37
FIGURA 9 – Variações da iluminância em função do ângulo de incidência......37
FIGURA 10– Corte esquemático do mapa físico de Mato Grosso......................45
FIGURA 11– Mapa urbano de Cuiabá e direção do vento dominante................46
FIGURA 12– Campus da Universidade Federal de Mato Grosso.......................47
FIGURA 13 – Localização da FAEN no campus da UFMT...............................48
FIGURA 14 – Setorização da edificação em estudo............................................49
FIGURA 15 – Entorno da edificação...................................................................51
FIGURA 16 – Layout da sala de aula..................................................................52
FIGURA 17 – Vista externa da sala de aula........................................................53
FIGURA 18 – Vista interna da sala de aula.........................................................53
FIGURA 19 – Layout da sala de reunião.............................................................54
FIGURA 20 – Vista externa da sala de reunião...................................................54
FIGURA 21 – Vista interna da sala de reunião...................................................54
FIGURA 22 – Layout da área de convivência.....................................................55
FIGURA 23 – Vista externa da área de convivência...........................................56
FIGURA 24 – Vista interna da área de convivência............................................55
FIGURA 25 – Faculdade de Computação...........................................................57
FIGURA 26 – Instituto de Ciências Humanas e Sociais.....................................57
FIGURA 27 – Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-50, da marca
Instrutherm......................................................................................................60
FIGURA 28 – Receptor digital do termômetro de globo, tipo PT:100................60
FIGURA 29 – Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-100, da marca
Instrutherm......................................................................................................60
xi
FIGURA 30 – Abrigo termométrico com psicrômetro........................................61
FIGURA 31 – Psicrômetro..................................................................................61
FIGURA 32 – Termo-higro-anemômetro digital.................................................62
FIGURA 33 – Termo-higrômetro com data logger da marca ICEL....................62
FIGURA 34 – Abrigo para termo-higrõmetro com data logger..........................63
FIGURA 35 – Luxímetro Digital Portátil............................................................63
FIGURA 36 – Localização dos ambientes analisados.........................................64
FIGURA 37 – Pontos de medição na sala de aula...............................................65
FIGURA 38 – Pontos de medição na sala de reunião..........................................66
FIGURA 39 – Pontos de medição na área de convivência..................................66
FIGURA 40 – Brises soleils da sala de aula........................................................69
FIGURA 41 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2..........70
FIGURA 42 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2..........70
FIGURA 43 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2..........71
FIGURA 44 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2..........71
FIGURA 45 – Brises soleils da sala de reunião...................................................72
FIGURA 46 – Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos.........73
FIGURA 47 – Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos.........73
FIGURA 48 – Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de aula no
período noturno...............................................................................................76
FIGURA 49 – Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de reunião no
período noturno...............................................................................................77
FIGURA 50 – Pontos de coleta de dados de iluminância na área de convivência
no período noturno..........................................................................................78
FIGURA 51– Sombra na fachada nordeste da sala de aula causada pela
arborização......................................................................................................81
FIGURA 52– Interior da sala de aula iluminada naturalmente no período
matutino..........................................................................................................81
FIGURA 53 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do
verão................................................................................................................82
FIGURA 54 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do
outono.............................................................................................................84
FIGURA 55 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
xii
sala de aula no período de coleta de dados correspondente a estação do
inverno............................................................................................................86
FIGURA 56 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do
verão................................................................................................................89
FIGURA 57 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do
outono.............................................................................................................91
FIGURA 58 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
sala de reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do
inverno............................................................................................................92
FIGURA 59 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação
do verão...........................................................................................................95
FIGURA 60 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação
do outono........................................................................................................96
FIGURA 61 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na
área de convivência no período de coleta de dados correspondente a estação
do inverno.......................................................................................................98
FIGURA 62 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na
janela 1 (J1)...................................................................................................108
FIGURA 63 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na
janela 2 (J2)...................................................................................................108
FIGURA 64 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na
janela 3 (J3)...................................................................................................109
FIGURA 65 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na
janela 4 (J4)...................................................................................................109
FIGURA 66 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils nas
janelas J1 e J3................................................................................................111
FIGURA 67 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils nas
janelas J2 e J4................................................................................................112
FIGURA 68 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
sala de aula, correspondente à estação do Verão..........................................114
FIGURA 69 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
xiii
sala de aula, correspondente à estação do Outono........................................114
FIGURA 70 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
sala de aula, correspondente à estação do Inverno.......................................115
FIGURA 71 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
sala de reunião, correspondente à estação do Verão.....................................116
FIGURA 72 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
sala de reunião, correspondente à estação do Outono...................................116
FIGURA 73 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
sala de reunião, correspondente à estação do Inverno..................................117
FIGURA 74 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
área de convivência, correspondente à estação do Verão.............................118
FIGURA 75 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
área de convivência, correspondente à estação do Outono...........................118
FIGURA 76 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na
área de convivência, correspondente à estação do Outono...........................119
FIGURA 77 – Carta bioclimática referente aos três períodos de medição da
sala de aula....................................................................................................121
FIGURA 78 – Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do
verão..............................................................................................................122
FIGURA 79 – Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do
outono...........................................................................................................123
FIGURA 80 – Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do
inverno..........................................................................................................124
FIGURA 81 – Carta bioclimática referente aos três períodos de medição da
sala de reunião...............................................................................................126
FIGURA 82 – Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do
verão..............................................................................................................127
FIGURA 83 – Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do
verão..............................................................................................................128
FIGURA 84 – Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do
inverno..........................................................................................................129
FIGURA 85 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
inverno..........................................................................................................130
FIGURA 86 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
verão..............................................................................................................132
xiv
FIGURA 87 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
outono...........................................................................................................133
FIGURA 88 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
inverno..........................................................................................................134
FIGURA 89 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala
de aula, correspondente à estação do Verão.................................................137
FIGURA 90 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala
de aula, correspondente à estação do outono................................................138
FIGURA 91 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala
de aula, correspondente à estação do inverno...............................................139
FIGURA 92 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala
de reunião, correspondente à estação do verão.............................................140
FIGURA 93 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala
de reunião, correspondente à estação do outono...........................................141
FIGURA 94 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala
de reunião, correspondente à estação do inverno..........................................142
FIGURA 95 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área
de convivência, correspondente à estação do verão......................................143
FIGURA 96 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área
de convivência, correspondente à estação do outono...................................144
FIGURA 97 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área
de convivência, correspondente à estação do inverno..................................145
xv
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Características construtivas da Faculdade de Enfermagem...........50
TABELA 2 – Média e desvio padrão estacional das temperaturas e umidade
relativa do ar na sala de aula........................................................................80
TABELA 3 – Média e desvio padrão estacional das temperaturas e umidade
relativa do ar na sala de reunião...................................................................87
TABELA 4– Média e desvio padrão estacional das temperaturas e umidade
relativa do ar área de convivência................................................................93
TABELA 5 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes aos três
períodos de coleta de dados da sala de aula...............................................121
TABELA 6 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
verão da sala de aula..................................................................................122
TABELA 7 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
outono da sala de aula................................................................................124
TABELA 8 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
inverno da sala de aula...............................................................................125
TABELA 9 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes às três
estações do ano para a sala de reunião.......................................................126
TABELA 10 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação
do verão da sala de reunião........................................................................128
TABELA 11 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação
do outono da sala de reunião......................................................................129
TABELA 12 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação
do inverno da sala de reunião.....................................................................130
TABELA 13 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes aos três
períodos de coleta de dados da área de convivência..................................131
TABELA 14 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação
do verão da sala de aula.............................................................................132
TABELA 15 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação
do outono da área de convivência..............................................................134
TABELA 16 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação
do inverno da sala de aula..........................................................................135
xvi
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1 – Período de coletas de dados.........................................................59
QUADRO 2 – Simbologias dos equipamentos utilizados...................................64
QUADRO 3– Análise da variância de temperatura do ar no verão...................100
QUADRO 4 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no verão.101
QUADRO 5 – Análise da variância de temperatura do ar no outono................101
QUADRO 6 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no
outono........................................................................................................102
QUADRO 7 – Análise da variância de temperatura do ar no inverno...............102
QUADRO 8 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no
inverno.......................................................................................................103
QUADRO 9 – Análise de variância de temperatura do ar na sala de aula.........103
QUADRO 10 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de
aula.............................................................................................................104
QUADRO 11 – Análise de variância de temperatura do ar na sala de reunião.104
QUADRO 12 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de
reunião........................................................................................................105
QUADRO 13 – Análise de variância de temperatura do ar na área de
convivência................................................................................................105
QUADRO 14 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área de
convivência................................................................................................106
QUADRO 15 – Análise de variância de temperatura do ar na área
externa........................................................................................................106
QUADRO 16 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área
externa........................................................................................................107
xvii
LISTA DE EQUAÇÕES
EQUAÇÃO 1 – Temperatura radiante média de convecção natural...................13
EQUAÇÃO 2 – Temperatura radiante média de convecção forçada..................13
EQUAÇÃO 3 – Iluminância Média.....................................................................76
xviii
RESUMO
SILVA, A. C. J. Avaliação do desempenho termo-lumínico de uma edificação
com brises soleils: Estudo de caso. Cuiabá – MT, 2010. 161f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia de Edificações e Ambiental) Faculdade de Arquitetura,
Engenharia e Tecnologia, Universidade Federal de Mato Grosso.
A cada dia torna-se evidente a real necessidade em relacionar a arquitetura
às questões energéticas e ambientais, de forma a otimizar a concepção de
ambientes confortáveis sem pressionar os recursos naturais nem onerar custos
com energia elétrica. Devido ao clima quente de Cuiabá faz-se necessário o uso de
equipamentos de climatização para amenizar a sensação de desconforto,
aumentando o consumo de energia. Com o intuito de contribuir para conforto
ambiental e conservação de energia elétrica cresce a busca por alternativas
construtivas, como o emprego de materiais de melhor desempenho e o uso de
brises soleils para minimizar os ganhos térmicos e o ofuscamento dentro dos
ambientes. Além disso, é necessário utilizar estratégias adequadas e
fundamentadas nos princípios da arquitetura bioclimática. Este trabalho tem como
objetivo geral avaliar o desempenho termo-lumínico de uma edificação de ensino
superior que possui brises soleils como dispositivo de proteção solar, situada na
Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT. Para isso, foi realizado estudo de
caso em três ambientes da Faculdade de Enfermagem - FAEN: sala de aula, sala
de reunião e área de convivência. Os ambientes analisados foram monitorados por
15 dias consecutivos durante as estações do verão, outono e inverno no ano de
2010. As medições se iniciavam às 7h e 30min e finalizavam às 17h e 30min de
cada dia. Foram coletados, simultaneamente, dados de temperaturas, umidade
relativa, velocidade do ar e iluminância, interna e externamente. Foram
caracterizados os microclimas externo e interno, analisou-se estatisticamente os
dados de temperatura do ar, avaliou-se os brises soleils existentes e paralelamente
avaliou-se o desempenho térmico dos ambientes por meio da Carta Bioclimática
de Givoni, sendo identificadas as horas em desconforto, bem como as estratégias
bioclimáticas adequadas para alcançar a condição de conforto. O desempenho
lumínico foi analisado por meio da verificação da iluminância média nos
ambientes iluminados naturalmente e artificialmente. Observa-se que há
necessidade de adequação da arquitetura da edificação às condições climáticas
locais, principalmente na área de convivência, que apresentou 2/3 de horas em
desconforto, enquanto a sala de reunião apresentou 2/3 das horas em conforto e a
sala de aula metade das horas em condição de conforto. Verificou-se que os brises
soleils da sala de aula cumprem sua função no horário desejado na maioria dos
meses do ano, ao contrário dos brises soleils da sala de reunião que não protegem
o ambiente de forma eficiente no horário desejado. Além do desconforto térmico,
constatou-se que há deficiências quanto à iluminação natural e artificial nos
ambientes analisados. Os resultados obtidos contribuem na produção de futuras
edificações do campus da UFMT, no sentido de direcionar as decisões de projeto
para se obter ambientes com conforto termo-lumínico eficientes energicamente e
que favoreçam o processo de ensino-aprendizagem dos usuários.
Palavras-chave: conforto ambiental, proteção solar, eficiência ambiental.
xix
ABSTRACT
SILVA, A. C. J. Luminous thermal evaluation of an edification with brise
soleil: case study. Cuiabá – MT, 2010. 161f. Dissertation (Masters in
Environmental and Edification Engineering) Technology, Engineering and
Architecture School, Federal University of Mato Grosso.
Relating architecture to energy and environmental issues is a more evident
need each day, with the purpose of optimizing the conception of comfortable
environments without pressuring the natural resources or encumber the electrical
energy costs. Due to Cuiabá's hot weather, the use of acclimation equipments is
necessary to diminish the discomfort, increasing the energy consumption. Aiming
to contribute with environmental comfort and energy conservation, constructive
alternatives are wanted, such as more efficient materials and the use of brise soleil
to diminish heat gains and internal obfuscation. Besides, it is necessary to use
adequate strategies based on bioclimatic architecture principles. This paper's
general objective is to evaluate the luminous thermal performance of a graduation
school edification that uses brise soleil as a sun block device in the Federal
University of Mato Grosso – UFMT. For that matter, a case study was developed
in three environments of the Nursing School – FAEN: classroom, meeting room
and public area. The analyzed environments were monitored for 15 consecutive
days in the summer, fall and winter of 2010. The measuring started at 7:30 am and
ended at 5:30 pm each day. Air temperature, relative humidity, air speed and
external/internal lightning data were collected simultaneously. The external and
internal micro climates were characterized and the thermal performance of the
environments was also evaluated through the Bioclimatic Letter of Givoni,
identifying the hours of discomfort and the adequate bioclimatic strategies to
reach a comfortable condition. The luminous performance was analyzed through
the verification of the average lightning in the environments lit natural and
artificially. It was observed that it is necessary to adequate the architecture of the
edification to the local climate conditions, mainly in the public area since it
showed 2/3 of uncomfortable hours, the meeting room showed 2/3 of comfortable
hours and the classroom ½ of uncomfortable hours. The brises soleils in the
classroom does its job during the necessary period in most seasons of the year, but
in the meeting room the device does not protect the space efficiently in the
necessary period of time. Besides the thermal discomfort, it was noted deficiency
regarding the natural and artificial lighting in the environments analyzed. The
results obtained contribute in the production of future edifications on campus,
directing project decisions aiming to create thermal luminous comfort in energy
efficient environments favoring the teaching and learning process of the users.
Key words: environmental comfort, sun block, environmental efficiency.
1
1.
INTRODUÇÃO
1.1.
PROBLEMÁTICA
Atualmente
são
abordadas
e
discutidas
diversas
questões
sobre
sustentabilidade, recursos naturais, energia e meio ambiente.
Crescem as preocupações sobre o futuro do planeta, o aumento dos
desequilíbrios ambientais, a escassez de água e de recursos energéticos, o
aquecimento global, entre outros assuntos ligados ao meio ambiente que repercutem
nos meios de comunicações em todo o mundo.
Nos últimos anos o aumento no consumo de energia gerada a partir de
combustíveis fósseis, cuja queima gera gases causadores do chamado efeito estufa,
tem aumentado de forma considerável o desequilíbrio ambiental.
A emissão do CO2 na atmosfera é responsável pelo aumento da temperatura
do planeta, além do aumento de áreas desérticas e dos níveis do oceano, devido ao
derretimento das geleiras.
Os efeitos das mudanças climáticas e do aquecimento global têm papel muito
importante sobre o impacto na qualidade ambiental e no consumo de energia, além
de afetar negativamente a saúde humana, causando o estresse térmico e até a
mortalidade durante ou após um extremo evento de onda de calor.
A cada dia torna-se evidente a real necessidade em relacionar a arquitetura às
questões energéticas e ambientais, de forma a otimizar a concepção de ambientes
confortáveis sem pressionar os recursos naturais nem onerar custos com energia
elétrica.
O modernismo trouxe várias tendências arquitetônicas a diversos países do
mundo, entre eles a utilização dos vidros de forma intensiva, que foi estendido das
áreas de abertura para toda a extensão da fachada.
O uso exagerado do vidro não se limitou aos países de clima temperados, mas
se expandiu aos países de clima tropicais, onde as médias de temperatura são altas
2
durante grandes períodos do ano. Isso acarreta problemas referentes ao conforto
ambiental, com o aumento da carga térmica no interior do ambiente além do
ofuscamento.
Os sistemas de iluminação e o condicionamento de ar consomem parcela
considerável da energia elétrica do setor residencial, público e comercial. O consumo
de energia por meio destes sistemas está diretamente ligado ao projeto arquitetônico
da edificação.
A forma da edificação e os materiais utilizados influenciam no aumento da
carga térmica do ambiente, principalmente pelo crescimento de áreas envidraçadas
sobre a área total da fachada.
As edificações que possuem fachadas envidraçadas apresentam maior
desconforto térmico em comparação com edificações de tipologias pesadas ou que
possuem algum tipo de proteção solar.
O conforto ambiental influencia na sensação de satisfação, na qualidade de
vida e na produtividade do usuário. A arquitetura bioclimática baseia-se em
estratégias arquitetônicas e construtivas que evitam o desperdício de energia e
otimizam o conforto ambiental de seus usuários.
O desconforto térmico causado pelo aumento da temperatura no interior do
ambiente não é o único problema gerado pelo envidraçamento das fachadas, a
quantidade excessiva de luminosidade gera o ofuscamento. O emprego de materiais
que desconsideram o clima local também contribui para o desconforto térmico.
A utilização do brise soleil constitui em uma estratégia bioclimática eficiente
para se obter o conforto térmico e lumínico. Este dispositivo visa barrar os raios
solares através das janelas e fachadas de vidro.
No Brasil estes dispositivos incorporaram-se à arquitetura local e são muito
utilizados em edifícios comerciais e públicos para barrar os raios solares para o
interior do ambiente, diminuindo assim o consumo de energia elétrica com o
condicionamento do ar, porém muitas vezes são utilizados de maneira aleatória, sem
um correto dimensionamento, com formatos inadequados e pouco eficientes.
Cuiabá é conhecida como uma das capitais com temperaturas mais elevadas
do Brasil, seu clima tropical semi-úmido caracteriza-se por apresentar três períodos
distintos em função da temperatura: período quente e seco, no inverno; período
3
quente e úmido, no verão e o período de transição, caracterizado pela “friagem” que
ocorre no outono, que é um forte declínio na temperatura do ar, com céu limpo e
pouca umidade relativa do ar, com duração em média, de três a quatro dias..
Devido ao clima quente de Cuiabá faz-se necessário o uso de equipamentos
de climatização para amenizar a sensação de desconforto, aumentando o consumo de
energia.
A Universidade Federal de Mato Grosso utiliza na maioria de seus edifícios o
brise soleil como forma de minimizar os ganhos térmicos e o ofuscamento dentro dos
ambientes acadêmicos e administrativos, porém muitas vezes esses dispositivos não
funcionam com a eficiência desejada, desempenhando apenas um papel estético do
edifício, desconsiderando a orientação solar. Somada a esta deficiência, os materiais
empregados nas edificações muitas vezes ficam aquém das necessidades térmicas
extremamente importantes ao que se refere à adequação à realidade climática da
região.
A edificação escolar deve ser um ambiente agradável, onde as pessoas
possam realizar suas atividades de ensino. Por isso, ela deve ser sempre projetada
com a intenção de garantir o máximo de conforto aos usuários. No caso das
edificações construídas no campus da UFMT, o custo influencia as decisões de
projeto, há uma tendência a padronização dos projetos arquitetônicos, reproduzindose, nos campi, as mesmas tipologias.
Quanto aos materiais, a falta de incentivo a experimentar novas técnicas e
tecnologias, faz com que a produção não se apóie nas especificidades e
características térmicas desses materiais, mas sim nas vantagens econômicas
imediatas.
Ainda que os profissionais da área tenham conhecimento sobre os melhores
materiais e técnicas para garantir o conforto do usuário, eles não o empregam em
seus projetos por receio de alterar técnicas e modelos padrões fechados, onde já se
conhecem os custos.
4
1.2.
JUSTIFICATIVA
Com o intuito de contribuir para conforto ambiental e conservação de energia
elétrica cresce a busca por alternativas construtivas, como o emprego de materiais de
melhor desempenho termo-lumínico e o uso de brises soleils para minimizar os
ganhos térmicos e o ofuscamento dentro dos ambientes. Além disso, é necessário
utilizar estratégias adequadas e fundamentadas nos princípios da arquitetura
bioclimática.
Ao projetar, o profissional deve sempre considerar as condições climáticas
locais, a orientação de seu edifício e os materiais que serão utilizados.
Os materiais utilizados na construção das edificações da UFMT são muitas
vezes escolhidos pela sua vantagem econômica e não pelo seu desempenho, já que há
limitações no orçamento. Este fato contribui para que construções mal orientadas
tenham um ambiente interno ainda mais desagradável.
Sabe-se que os cortes de custos para a construção e principalmente a
burocracia acabam eliminando soluções simples, como o uso de brises pré-moldados
nas fachadas, e o uso de materiais com melhor desempenho.
O uso de protetores solares como os brises soleils tem amenizado o aumento
da temperatura no interior do ambiente e conseqüentemente diminuído o consumo de
energia elétrica com o condicionamento de ar.
Esta pesquisa justifica-se devido à necessidade da Universidade Federal de
Mato Grosso utilizar em suas edificações conceitos de economia de energia
incorporados na fase de concepção do projeto, que conseqüentemente gera benefícios
ao desempenho térmico e lumínico dos ambientes.
A correta implantação, forma e dimensão das plantas arquitetônicas, ou seja,
as atitudes tomadas na fase de concepção de projeto são mais eficientes e mais
econômicas do que as medidas corretivas, adotadas depois do projeto concluído.
O trabalho visa avaliar a contribuição dos dispositivos de proteção solar para
alcançar o conforto termo-lumínico no ambiente construído, criando diretrizes para
futuras obras executadas no campus, e principalmente, confirmar a importância em
realizar a manutenção constante nos brises-soleils existentes, conservando o bem
público e proporcionando o seu correto funcionamento.
5
Esta pesquisa é relevante para a instituição, já que a mesma utiliza-se em suas
edificações os mesmos tipos de materiais de construção e os brises soleils como
dispositivo de proteção solar.
O objetivo geral do trabalho foi avaliar o desempenho térmico e lumínico da
Faculdade de Enfermagem – FAEN, localizado na Universidade Federal de Mato
Grosso, campus de Cuiabá, que possui brises soleils como dispositivo de
sombreamento. Para atingir o objetivo geral foram necessários alguns objetivos
específicos tais como: caracterizar o microclima externo e interno da edificação
quanto à temperatura do ar, temperatura radiante média e umidade relativa do ar;
analisar estatisticamente os dados de temperatura do ar; avaliar os brises soleils
existentes; avaliar a disponibilidade de ventilação natural nos ambientes; avaliar o
desempenho térmico da edificação; avaliar o desempenho lumínico; propor
melhorias de conforto térmico e lumínico a partir dos resultados encontrados.
6
2.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1.
CONFORTO TÉRMICO
Segundo a ASHRAE Standard 55-2004, “Conforto térmico é a condição da
mente que expressa satisfação com o ambiente térmico”.
Conforto térmico é o estado mental que expressa a satisfação do homem
com o ambiente térmico que o circunda. A não satisfação pode ser
causada pela sensação de desconforto pelo calor ou pelo frio, quando o
balanço térmico não é estável, ou seja, quando há diferenças entre o calor
produzido pelo corpo e o calor perdido para o ambiente. (LAMBERTS et
al.,2007, p.5).
“O estudo do conforto térmico leva a avaliação das condições específicas que
os seres humanos tendem a reagir de acordo com a temperatura do meio ambiente
que se encontra”. (SOUZA; COSTA, 2006, p.12).
Atualmente torna-se de extrema importância estudos na área de conforto
térmico devido a fatores ligados a satisfação do homem em sentir-se termicamente
confortável, a performance humana, que pode ser reduzida devido ao desconforto
causado por calor ou frio e a conservação da energia, já que muitas pessoas passam
grande parte de suas vidas em ambientes climatizados artificialmente, muitas vezes
desnecessários, levando ao desperdício.
Assuntos relacionados ao conforto térmico têm merecido especial atenção dos
estudiosos da área, que em virtude da crescente preocupação com a crise energética e
real necessidade de conservação de energia vem empenhando esforços para que a
arquitetura de uma edificação inserida no clima local propicie a sensação de conforto
aos usuários, sem a necessidade de utilizar equipamentos mecânicos consumidores
de energia elétrica.
Ruas (1999, p.17) afirma que o conforto térmico num determinado ambiente
pode ser definido como a sensação de bem-estar experimentada por uma pessoa,
7
como resultado da combinação satisfatória, nesse ambiente, da temperatura radiante
média, umidade relativa, temperatura do ambiente e velocidade relativa do ar, com a
atividade desenvolvida e com a vestimenta utilizada.
Santos (2008, pag.1) define o conforto térmico como o nível de satisfação do
usuário em um ambiente, conseqüente da relação da temperatura média, umidade
relativa, velocidade do ar, atividade desenvolvida e a vestimenta utilizada, causando
a sensação de bem estar na pessoa. Sendo, portanto, considerado as diferenças de
hábitos, cultura e particularidades da população analisada.
A primeira condição para que uma pessoa esteja em conforto térmico, é que a
mesma se encontre em balanço térmico, isto é, que todo o calor gerado por seu
organismo seja transferido na mesma proporção ao ambiente, através de perdas por
convecção, radiação, evaporação e eventualmente também por condução através das
roupas. (SANTOS, 2008, p. 11).
A Norma Brasileira (NBR)15220-3(2005), define como “(...) a satisfação
psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do ambiente”.
A diferença entre sensação térmica e conforto térmico é que a sensação
térmica depende da temperatura da pele, enquanto que conforto térmico
depende do estado geral do sistema termo-regulador, sensação térmica é
uma experiência racional que pode ser expressa como quente ou frio e é a
percepção predominante de receptores térmicos na pele, enquanto o
conforto térmico é uma experiência emocional que pode ser expressa
como confortável e desconfortável ou agradável e desagradável, e está
relacionado à experiência e expectativa. (PANTAVOU et al., 2010,
p.339).
2.1.1. Trocas térmicas entre corpo e ambiente
“A quantidade de calor liberado pelo organismo é função da atividade
desenvolvida. Este calor será dissipado através de mecanismos de trocas térmicas
entre o corpo e o ambiente envolvendo trocas secas e trocas úmidas”. (LAMBERTS
et al., 2007, pag.6).
As trocas secas podem ocorrer por condução, convecção e radiação, enquanto
que as trocas úmidas ocorrem através da evaporação, conforme Figura 1.
8
FIGURA 1 – Trocas térmicas entre corpo e ambiente
Fonte: LABEEE, 2007
A primeira condição para que ocorram as trocas térmicas é que os corpos
estejam em temperaturas diferentes e a segunda é que haja mudanças no estado de
agregação.
Os corpos que possuem temperaturas diferentes trocam calor, e o sentido do
fluxo é do mais quente para o mais frio. O calor perdido para o ambiente por meio
das trocas secas é denominado de calor sensível, e depende das diferenças de
temperaturas entre o corpo e o ambiente.
O calor envolvido no mecanismo de trocas úmidas é denominado de calor
latente, quando há mudança do estado de agregação, por exemplo, o suor (líquido)
passa para o gasoso através da evaporação.
2.1.2. Mecanismo termo-regulador
O homem é um ser homeotérmico, isto é, mantém a temperatura interna do
seu corpo constante em 37ºC (variando entre 36,1ºC e 37,2º C), independente da
temperatura ambiente. Os limites para sobrevivência estão entre 32ºC e 42 ºC.
O ser humano possui um mecanismo termo-regulador, responsável por
regular a redução dos ganhos ou o aumento das perdas de calor, garantindo a
manutenção interna do organismo e permitindo o funcionamento dos sistemas vitais
do homem.
Este mecanismo permite que o organismo se mantenha em equilíbrio, mesmo
em condições adversas, para o bem estar fisiológico.
Em função das altas temperaturas do meio ocorrem dificuldades em eliminar
o calor, provocando no organismo humano a vasodilataçao, reação ao calor, que
9
aumenta o volume de sangue, acelerando o ritmo cardíaco e provocando a
transpiração. Todavia, com o frio, existem dificuldades em manter o calor do corpo
devido às baixas temperaturas do meio. Neste caso, o organismo reage ao frio através
da vasoconstrição, que provoca a diminuição do volume do sangue e do ritmo
cardíaco. Ocorrem então, o arrepio e o tiritar, gerando calor devido à atividade
provocada.
Segundo Frota; Schiffer (2001, p. 22), “sendo a pele o principal órgão
termorregulador do organismo humano a temperatura da pele, é através dela que se
realizam as trocas de calor”.
Ao sentir desconforto térmico, o primeiro mecanismo fisiológico a ser ativado
é a regulagem vasomotora do fluxo sangüíneo da camada periférica do corpo, a
camada subcutânea, através da vasodilatação ou vasoconstrição, reduzindo ou
aumentando a resistência térmica dessa camada subcutânea.
A transpiração é outro mecanismo de termo-regulação da pele, que tem início
quando as perdas por convecção e radiação são inferiores às perdas necessárias à
termo-regulação.
A fadiga é um dos resultados de um trabalho excessivo do aparelho
termorregulador, pela existência de condições ambientais desfavoráveis, no tocante à
temperatura do ar, tanto com relação ao frio quanto ao calor, e à umidade do ar.
O conforto térmico depende de variáveis ambientais e humanas. As variáveis
ambientais são: a temperatura do ar, a temperatura radiante média, a velocidade do ar
e a umidade relativa do ar. As variáveis humanas são: o metabolismo gerado pela
atividade física, e a resistência térmica oferecida pela vestimenta. Além destas
variáveis o sexo, a idade, a raça, os hábitos alimentares, o peso, a altura, e a
adaptação ao clima local podem exercer influência na sensação de conforto térmico
de cada pessoa.
Segundo Rosseti (2009, p. 24) as variáveis ambientais numa edificação
dependem das suas características construtivas, assim o clima deve ser decisivo na
definição dessas características para que o desconforto imposto por condições
climáticas adversas seja amenizado e dessa forma o consumo de energia para
ventilação, refrigeração e/ou aquecimento seja o mínimo possível.
10
No entanto, a sensação de conforto térmico de uma edificação não depende
apenas da sua adequação ao clima local, mas também da sua adaptação às atividades
desenvolvidas e aos equipamentos presentes na edificação.
“A arquitetura com o intuito de garantir o conforto dos usuários e a
conseqüente racionalização do uso da energia, deve explorar sabiamente os fatores
climáticos: temperatura, o movimento do ar, a umidade relativa e a radiação solar”.
(OLIVEIRA, 2007, p. 10).
2.1.3 Variáveis do conforto térmico
2.1.3.1. Metabolismo
O organismo adquire energia através do metabolismo, este processo de
produção de energia interna acontece a partir de elementos combustíveis orgânicos,
que são os alimentos ingeridos pelo homem.
“Essa energia é consumida na manutenção das funções fisiológicas vitais, na
realização de trabalhos mecânicos externos (atividade muscular), e o restante é
liberado na forma de energia térmica”. (ROSSETI, 2009, p. 22).
Desta forma, apenas 20% de toda energia produzida pelo organismo humano
é transformada em potencialidade de trabalho, os 80% restantes são transformados
em calor que deve ser dissipado para que a temperatura interna do organismo seja
mantida em equilíbrio.
A quantia total de calor metabólico produzido depende do ambiente externo e
também da dieta, tamanho corporal, idade e nível de atividade destes.
Frota; Schiffer (2001, p. 19) afirmam que, “o organismo dos homeotérmicos
pode ser comparado a uma máquina térmica – sua energia é conseguida através de
fenômenos térmicos”.
“Quando o organismo, sem recorrer a nenhum mecanismo de termoregulação, perde para o ambiente o calor produzido pelo metabolismo compatível
com a atividade realizada, experimenta-se a sensação de conforto térmico”.
(LAMBERTS et al., 2007, p. 6). No entanto, quanto maior for o trabalho do sistema
termorregulador para manter a temperatura interna do corpo, maior será a sensação
de desconforto
11
2.1.3.2. Vestimenta
A vestimenta funciona como um isolante térmico, ou seja, uma barreira para
as trocas térmicas por convecção, mantendo junto ao corpo uma camada de ar mais
aquecida ou menos aquecida, conforme seja mais ou menos isolante, conforme seu
ajuste ao corpo e a porção do corpo que cobre.
Em climas secos com elevadas temperaturas, como nos desertos, a vestimenta
reduz o ganho de calor relativo à radiação solar direta, as perdas em condições de
baixo teor de umidade e o efeito refrigerador do suor, em resumo, mantém a umidade
advinda do organismo pela transpiração e evita a desidratação.
“A vestimenta reduz também a sensibilidade do corpo às variações de
temperatura e de velocidade do ar”. (LAMBERTS et al., 2007, p. 8).
A resistência térmica da vestimenta depende do tipo do tecido, da fibra, do
ajuste ao corpo, e deve ser medida através das trocas secas relativas a quem usa. Sua
unidade é o clo, originada de clothes.
Assim: 1 clo = 0,155 m² ºC/W = 1 terno completo.
2.1.3.3. Temperatura do ar
Considerada a principal variável do conforto térmico, a temperatura do ar
também chamada de temperatura de bulbo seco (TBS) é a temperatura do ar ao redor
do corpo humano.
Conforme Lamberts et al. (2007, p. 11) a sensação de conforto baseia-se na
perda de calor do corpo pelo diferencial de temperatura entre a pele e o ar,
complementada pelos outros mecanismos termo-reguladores. Desta forma, o calor é
produzido pelo corpo por meio do metabolismo e suas perdas são menores quando a
temperatura do ar está alta ou maiores quando a temperatura está mais baixa.
O autor salienta que a diferença de temperatura entre dois pontos no ambiente
provoca a movimentação do ar, chamada de convecção natural: a parte mais quente
torna-se mais leve e sobe enquanto a mais fria, desce, proporcionando uma sensação
de resfriamento do ambiente.
2.1.3.4. Velocidade do ar
A velocidade do ar ocorre em ambientes internos sem necessariamente a ação
direta do vento e costuma ser abaixo de 1m/s.
12
Quando o deslocamento do ar ocorre pela diferença de temperatura no
ambiente, denomina-se convecção natural, o ar quente (mais leve) sobe e o ar frio
(mais pesado) desce.
Porém, quando o ar se desloca por meios mecânicos, como um ventilador,
ocorre a convecção forçada, ou seja, o coeficiente de convecção aumenta juntamente
com a sensação de perda de calor.
O deslocamento do ar favorece os efeitos da evaporação no corpo humano,
retirando a água em contato com a pele com mais eficiência e assim, reduzindo a
sensação de calor.
2.1.3.5. Umidade relativa do ar
Lamberts et al. (2007, p. 12) afirmam que a umidade é caracterizada pela
quantidade de vapor d’água contido no ar, que se forma pela evaporação da água,
processo que supõe a mudança do estado líquido ao gasoso, sem modificação da sua
temperatura.
“Umidade relativa é definida como a relação entre o teor em vapor d’água
que o ar contém e o teor máximo que poderia conter, à temperatura ambiente”.
(ROSSETI, 2009, p.25).
O ar, a uma determinada temperatura, somente pode conter certa quantidade
de vapor de água, chegando a esse valor máximo diz-se que o ar está saturado.
Ultrapassado este limite, ocorre a condensação, no qual o vapor excedente muda o
estado físico para líquido, provocando assim, o aumento da temperatura da superfície
onde ocorre a condensação. (SANTOS, 2008, p.15).
A umidade do ar em conjunto com a velocidade do ar, intervém na perda de
calor por evaporação. Conforme a temperatura do meio se eleva, aumenta a
dificuldade nas perdas de calor por convecção e radiação, desta forma o organismo
aumenta sua eliminação por evaporação.
A eficiência da evaporação na remoção do calor aumenta quanto menor for a
UR, umidade relativa.
Quando o ar está saturado, a evaporação não é possível, o que faz aumentar o
ganho de mais calor assim que a temperatura do ar seja superior a da pele. Contudo,
13
em caso do ar estar seco, as perdas continuam ainda com as temperaturas mais
elevadas.
Além disto, a ventilação adequada torna-se importante, pois, a circulação do
ar acelera as perdas por evaporação.
2.1.3.6. Temperatura radiante média
A temperatura radiante média é a temperatura uniforme de um ambiente
imaginário no qual a transferência de calor por radiação do corpo humano é igual à
transferência de calor por radiação em um ambiente real não uniforme.
(LAMBERTS; XAVIER, 2002, p. 31). Em resumo, ela expressa a temperatura média
dos corpos que trocam calor no ambiente.
De uma forma geral, o valor da temperatura radiante média é um pouco maior
ou um pouco menor do que o da temperatura do ar, pois expressa a presença de
corpos em diferentes temperaturas, trocando calor através da radiação. (GONZÁLEZ
et al., 1986 apud ROSSETI, 2009, p. 27)1.
O termômetro de globo constitui um meio prático de separar e determinar
quantitativamente a componente energia radiante do ambiente, tendo como principais
variáveis: temperatura de bulbo seco e temperatura de globo.
A ISO 7726 (1996) apresenta duas equações para a obtenção da temperatura
radiante média (TRM), uma de convecção natural (Equação 1) e outra de convecção
forçada (Equação 2). Utilizando dados de temperatura de globo (TG), temperatura de
bulbo seco (TBS) e velocidade do ar (V).
TRM= [(TG + 273)4 + 0,4 * 108 |TG - TBS|¼ * (TG-TBS)]¼ - 273
(Eq. 1)
TRM= [(TG + 273)4 + 2,5 * 108 * V0,6 (TG – TBS)]¼ - 273
(Eq. 2)
____________
1 GONZÁLEZ, E., HINZ, E., OTEIZA, P., QUIRÓS, C. Proyecto, Clima Y Arquitectura.
Universidad de Zulia. Vol. 1. Editorial Gustavo Gili. México 1986, apud ROSSETI, K. A. C. Estudo
do desempenho de coberturas verdes como estratégia passiva de condicionamento térmico dos
edifícios na cidade de Cuiabá, MT. Cuiabá-MT, 2009. 130f. Dissertação (Mestrado em Física
Ambiental) – Universidade Federal de Mato Grosso.
14
2.1.4 Normalização em conforto térmico
As normas sobre conforto térmico são uma ferramenta essencial para
obtenção de um ambiente termicamente confortável aos usuários.
A princípio estas normas tinham como principal objetivo definir as condições
de conforto térmico, sem levar em conta os consumos. Mas devido aos problemas
ambientais que são cada vez mais evidentes e à necessidade do desenvolvimento
sustentável, estas normas de conforto térmico devem considerar a questão da redução
do consumo de energia.
Nos últimos anos houve um aumento do interesse por parte dos pesquisadores
nos estudos sobre conforto térmico. Nogueira; Nogueira (2003, p. 105) afirmam que:
Avaliar o desempenho térmico de uma edificação consiste em verificar se
o ambiente interno atende a um conjunto de requisitos pré-fixados pelas
normas técnicas de conforto ambiental, em função das exigências do
usuário. Uma avaliação aparentemente simples, no entanto, envolve
aspectos em relação ao tempo, e também aspectos subjetivos inerentes às
exigências humanas.
As normas existentes englobam estudos sobre todas as variáveis que
influenciam no conforto térmico, quer sejam em ambientes condicionados ou não. As
principais normas e guias de referência aos estudos são:
2.1.4.1. ISO 7730/94 - Ambientes térmicos moderados - Determinação dos índices
PMV e PPD e especificações das condições para conforto térmico
Esta norma propõe um método de determinação da sensação térmica e o grau
de desconforto das pessoas expostas a ambientes térmicos moderados e especifica
condições térmicas aceitáveis para o conforto.
2.1.4.2. ISO/DIS 7726/96 - Ambientes Térmicos - Instrumentos e Métodos para
medições das quantidades físicas
Esta norma internacional especifica as características mínimas dos
instrumentos de medição das variáveis físicas, assim como apresenta métodos de
medição desses parâmetros.
15
2.1.4.3. ASHRAE Standard 55-1992: Ambientes Térmicos - Condições para
ocupação humana
Esta norma americana especifica condições ambientais aceitáveis para a
saúde das pessoas sujeitas a pressões atmosféricas equivalentes a altitudes superiores
a 3,00m, em ambientes internos projetados para ocupação humana por períodos não
inferiores a 15 minutos.
2.1.4.4 ASHRAE Fundamentals Handbook - cap. 8 Thermal Comfort - 1997
Este guia normativo da sociedade americana de aquecimento, refrigeração e
ar condicionado apresenta os fundamentos de termo-regulação humana e conforto em
termos úteis aos engenheiros para o operação de sistemas e preparação de projetos e
aplicações para o conforto dos ocupantes de edificações. Apresenta, de maneira
sumarizada todos os dizeres das normas ISO aqui referidas.
2.1.4.5. ISO 8996/90 - Ergonomia - Determinação da produção de calor
metabólico
Esta norma internacional especifica métodos para a determinação e medição
da taxa de calor metabólico, necessário para a avaliação da regulação de calor
humana. Esta norma também pode ser utilizada para outras aplicações, como por
exemplo, a verificação da prática de atividades, o custo energético de atividades
específicas ou atividades físicas, bem como o custo total energético das atividades.
2.1.4.6. ISO 9920/95 - Ergonomia de ambientes térmicos - Estimativa de
isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupas
Esta norma internacional especifica métodos para a estimativa das
características térmicas, resistência à perda de calor seco e à perda por evaporação,
em condições de estado estacionário para um traje de roupa, baseado em valores de
vestimentas conhecidas, trajes e tecidos.
2.2.
BIOCLIMATOLOGIA
A amigável relação entre clima e a arquitetura não é uma preocupação
recente, pelo contrário, a arquitetura tem procurado ao longo da história desenvolver
meios de controle ambiental que possam oferecer abrigo e conforto aos homens. O
16
clima local tem sido determinante na definição das concepções arquitetônicas, dos
materiais, das técnicas construtivas e das instalações prediais.
Apesar dos avanços tecnológicos possibilitarem o controle das condições
internas do edifício, tornando-o confortável através de processos mecânicos, tal
controle utiliza-se de fontes consumidoras de energia bastante onerosas e emissoras
de poluentes.
A bioclimatologia estuda as relações entre o clima e o ser humano. Como
forma de tirar partido das condições climáticas para criar uma arquitetura com
desempenho térmico adequado, Olgyay (1973) criou a expressão Projeto
Bioclimático, que visa a adequação da arquitetura ao clima local. (LAMBERTS et
al., 2007, p.21) .
A arquitetura é considerada bioclimática quando está baseada na correta
aplicação de elementos arquitetônicos e tecnologias construtivas em relação às
características climáticas, visando otimizar o conforto dos ocupantes e o consumo de
menos energia. (ROSSETI, 2009, p.22).
O objetivo da bioclimatologia aplicada à arquitetura é alcançar a condição de
conforto por meio de estratégias passivas, contribuindo, portanto, com o conceito de
sustentabilidade e com a relação benéfica entre o homem e meio ambiente. Vieira
(2008, p. 16) afirma que:
O conceito de arquitetura bioclimática pode ser entendido como uma
vertente da arquitetura que incorpora o clima na sua concepção. Assim, na
fase de projeto são tidos em conta diversos elementos climáticos do local
como sol, água e vento. Avaliando o comportamento destes fatores em
interação com o edifício, torna-se possível melhorar o comportamento do
mesmo, ao nível do conforto térmico e poupança energética.
Conforme Leão (2007, p. 44) foi provavelmente Olgyay, em 1963 que
delimitou a relação entre clima e projeto arquitetônico, escrevendo um manual para
projeto bioclimático, com particular referência à carta bioclimática.
Esta carta foi a primeira representação gráfica a mostrar a conexão entre
clima e conforto humano, relacionando a temperatura do ar e a umidade relativa do
ar. Segundo a autora, baseada nesta relação os irmãos Olgyay propuseram uma zona
de conforto e sugeriram medidas corretivas para se atingir conforto quando o ponto
17
em estudo estiver fora da zona de conforto. Tais medidas poderiam ser passivas ou
ativas, dependo dos parâmetros climáticos.
Após cinco anos, Givoni desenvolveu a idéia de Olgyay, propondo uma carta
bioclimática para edificações com base na carta psicrométrica, incluindo a pressão de
vapor e a temperatura de bulbo úmido. Utilizada até os dias atuais, a carta vem sendo
aperfeiçoada por vários pesquisadores, inclusive pelo próprio Givoni.
Bogo et al. (1994, p. 9) definem o bioclimatismo como o princípio de
concepção em arquitetura que pretende utilizar, por meio da própria arquitetura, os
elementos favoráveis do clima com o objetivo de satisfazer as exigências de bemestar higrotérmico.
(...) apesar da comprovada vantagem de integrar conceitos bioclimáticos
no projeto do edifício, há uma dificuldade considerável em sua aplicação
real, principalmente nos estágios iniciais de projeto, em que as principais
soluções de projeto são definidas. O processo de projeto é difícil de ser
colocado em um modelo devido a sua não linearidade e à influência direta
de práticas particulares do arquiteto. (MACIEL, 2006, p. 6).
Maciel (2006, p. 7) observa que todo conhecimento científico na área de
bioclimatologia e eficiência energética, melhoraram e desenvolveram um campo
técnico consolidado.
Porém, este conhecimento não tem demonstrado uma influência efetiva nas
práticas de projeto dos arquitetos, que muitas vezes concentra-se em aspectos
formais, enquanto a análise da estratégia ambiental recebe consideravelmente menos
atenção.
2.2.1. Cartas bioclimáticas
Bogo et al. (1994, p.12) afirmam que as escalas de conforto térmico podem
ser semânticas ou numéricas, montadas em termos de sensações subjetivas graduadas
por conforto e desconforto térmico, relacionando-se tais graduações com os
parâmetros físicos de estímulo.
Desta forma, estabelecem-se as zonas de conforto térmico delimitadas
graficamente sobre diversos tipos de monogramas ou através de cartas e diagramas
que limitam os parâmetros físicos e definem o domínio no qual se estabelecem as
ditas zonas de conforto térmico.
18
Com base nas zonas de conforto térmico e elementos de previsão de
comportamento térmico das edificações, são definidas as cartas bioclimáticas, onde
associam-se três informações: 1 - O comportamento climático do entorno; 2 – A
previsão de estratégias indicadas para a correção desse comportamento climático por
meio do desempenho esperado na edificação; e 3 - A zona de conforto térmico.
(BARBOSA, 1997, p. 34).
Segundo Bogo et al. (1994, p. 19), a carta bioclimática de Olgyay (1963)
propõe estratégias de adaptação da edificação ao clima, a partir de dados do clima
externo. Para definição da zona de conforto, expõem-se diversos pontos de vista,
onde mostra que trata de um processo complexo, e deve ser de acordo com as
diferentes regiões geográficas, já que condições climáticas mais quentes elevam os
requerimentos térmicos devido a aclimação.
Além disso, varia de acordo com os indivíduos, os tipos de vestimenta, a
natureza da atividade que executa, sexo e idade. Para definir os limites da zona de
conforto da carta bioclimática de Olgyay, foi adotado um critério em que, em média
a pessoa não experimenta sensação de desconforto.
Segundo Olgyay (1968) apud Bogo et al.(1994, p. 22)2, no momento de
construir-se o gráfico bioclimático e a delimitação da zona de conforto, para os
habitantes da zonas temperadas se levaram em conta: o indivíduo, a razão
metabólica, a dieta, a aclimatação e a vestimenta.
Porém, em zonas tropicais, somente os três primeiros fatores puderam ser
tratados da mesma forma, estabelecendo-se restrições para protótipos “normais”
humanos, sob determinadas condições de atividade.
Os dois últimos fatores, aclimatação e vestimenta, devem ser trabalhados de
forma menos simplificada, pois: em zonas tropicais de aclimatação deve-se
considerar que as altas temperaturas são constantes e influenciam no mecanismo
biológico humano, elevando os limites da zona de conforto. Assim, o tipo de
vestuário usado na vida diária das regiões quentes é diferente das regiões temperadas
e montanhosas.
____________
2 OLGYAY, V. Clima y Arquitectura em Colombia. Universidad del Valle. Facultad de
Arquitectura. Cali, Colômbia, 1968, apud BOGO, A. et al. Bioclimatologia aplicada ao projeto de
edificações visando o conforto térmico. Relatório Interno do Núcleo de Pesquisa em Construção da
UFSC. Florianópolis: NPC – UFSC, 1994.
19
Conforme Bogo et al. (1994, p. 38), a carta bioclimática para edifício,
“Building Bioclimatic Chart” (BBCC), foi desenvolvida por Givoni no ano de 1969,
para corrigir as limitações do diagrama bioclimático idealizado por Olgyay conforme
Givoni (1992).
A principal diferença entre esses dois sistemas deve-se ao fato de que o
diagrama de Olgyay foi desenhado entre dois eixos (temperaturas secas e umidades
relativas), enquanto que a carta de Givoni foi traçada sobre uma carta psicrométrica
convencional e utiliza-se da umidade absoluta como referência (BARBOSA, 1997, p.
34).
Segundo o mesmo autor os sistemas desenvolvidos por Olgyay (1963) e
Givoni (1992) buscam ampliar a zona de conforto através da adoção de estratégias
arquitetônicas que alteram a sensação do clima interno em estudo. Na carta de
Olgyay, os limites de conforto foram obtidos de pesquisas efetuadas por fisiologistas.
No diagrama bioclimático de Olgyay as condições de temperatura e umidade
são plotadas como curvas fechadas ou ciclogramas das médias diárias horárias (24
horas), para cada mês, em uma dada localidade.
A carta bioclimática, concebida por Givoni em 1969, que é construída sobre o
diagrama psicrométrico apresenta nove diferentes zonas relacionadas com diferentes
estratégias de atuação construtivas para a adequação da arquitetura ao clima: zona de
conforto, zona de ventilação, de resfriamento evaporativo, de massa térmica para
resfriamento, de ar condicionado, de umidificação, de massa térmica para
aquecimento, de aquecimento solar passivo e aquecimento artificial.
Na carta de Givoni (1992) os limites originais de conforto foram
determinados com base em pesquisas realizadas nos Estados Unidos, Europa e Israel.
Entretanto, considerando estudos realizados em países quentes e o fato das
pessoas que moram em países em desenvolvimento com clima quente e úmido
aceitarem limites máximos superiores de temperatura e umidade, são sugeridos a
expansão desses limites para a aplicação em tais regiões.
Desta forma, os limites para a zona de conforto térmico de Givoni de países
com clima quente e em desenvolvimento são: no verão em situação de umidade
baixa, a variação de temperatura pode ser de 25°C a 29°C, e em umidade alta de
25°C a 26°C, podendo chegar a 32°C com ventilação de 2,0 m/s; no inverno, os
20
limites são de 18°C a 25°C; com relação a umidade, os limites são de 4,0 g/kg a 17,0
g/kg e 80% de umidade relativa. (OLIVEIRA, 2007, p. 18).
Givoni (1992) explica também que o clima interno em edifícios não
condicionados reage mais largamente à variação do clima externo e à experiência de
uso dos habitantes, por isso busca-se em seus estudos maior inércia ao clima externo.
As condições internas de conforto são alcançadas relacionando as alterações
climáticas externas com princípios básicos de projeto da edificação e suas
propriedades de envoltória.
2.2.2. Zoneamento bioclimático brasileiro
As estratégias bioclimáticas quando utilizadas corretamente no processo de
concepção do projeto arquitetônico, proporcionam melhoras nas condições de
conforto térmico e redução no consumo de energia. A norma NBR 15220-3(2005)
estabeleceu uma subdivisão das condições climáticas brasileiras para projetos. Esta
subdivisão foi denominada zoneamento bioclimático brasileiro, e compreende oito
diferentes zonas, homogêneas quanto ao clima conforme Figura 2.
FIGURA 2 – Zoneamento bioclimático brasileiro definido pela Norma de
Desempenho Térmico de Edificações (ABNT 2005)
Fonte: LAMBERTS et al., 2007, p. 37
21
Para cada zoneamento bioclimático há estratégias bioclimáticas consideradas
adequadas para utilização nas edificações.
No Brasil são identificados diferentes tipos de climas devido a sua grande
extensão territorial e a sua localização entre dois trópicos.
As cidades com aspectos semelhantes ao clima e as estratégias bioclimáticas
recomendadas foram agrupadas. Além disso, formularam-se um conjunto de
recomendações técnico construtivas, objetivando otimizar o desempenho térmico das
edificações, através de sua melhor adequação climática.
O município de Cuiabá é classificado como Zona Bioclimática 7, zona esta
que ocupa 12,6% do território brasileiro e que engloba parte das regiões CentroOeste e Nordeste e algumas cidades do Sudeste e Norte.
Dentre as diretrizes construtivas recomendadas destacam-se: aberturas para
ventilação pequenas, compreendendo 10-15% da área de piso e sombreadas. A
parede deve ser pesada com Transmitância Térmica (U) ≤ 2,20 w/m²k; Atraso
Térmico (φ) ≥ 6,5h e Fator de Calor Solar (FCS} ≤ 3,5% e com cobertura também
pesada apresentando U≤ 2,00 w/m²k, φ ≥ 6,5h e FCS ≤ 6,5%.
2.2.3. Estratégias bioclimáticas para Cuiabá
Oliveira (2007, p. 21) afirma que “a utilização de estratégias bioclimáticas e
equipamentos energeticamente eficientes, em edificações corretamente planejadas
desde a fase de projeto, podem reduzir significativamente o consumo de energia”.
Para amenizar o desconforto causado pelas altas temperaturas no município
de Cuiabá são necessárias estratégias bioclimáticas, dentre elas destacam-se: a
ventilação, o resfriamento evaporativo e a utilização de cores apropriadas.
Cuiabá possui grande disponibilidade de luz solar, que favorece o uso da
iluminação natural como recurso fácil a ser aplicado nos projetos arquitetônicos.
Oliveira (2007, p. 20) salienta que “diante dos novos conceitos na aplicação da
eficiência energética, esta utilização é altamente recomendável, já que é uma fonte
inesgotável, livre de custos de manutenção e que é produzida sem riscos ao meio
ambiente”.
De acordo com o relatório elaborado por Leão (2007, p. 111) com dados
horários do TRY, a percentagem de horas de conforto é de 19.5%, com 1708.2 horas
22
ou 71 dias do ano climático. A quantidade de desconforto anual de 80.5% totaliza
7051.8 horas ou 294 dias.
Segundo a mesma autora do total de horas de desconforto, 75.9% devem-se
ao calor, com 5352.3 horas ou 294 dias do ano climático, e a percentagem de 4.54%,
1699.5 horas ou 17 dias deve-se ao desconforto por frio.
Das estratégias indicadas para a correção do calor, a ventilação é proposta em
maior quantidade, com 56.2%. As estratégias que podem ser utilizadas em conjunto
são resfriamento evaporativo e massa térmica para resfriamento, indicadas em
proporções quase equivalentes, com 20.2% e 19.6% respectivamente.
Conforme o relatório, a insuficiência das estratégias passivas para o clima de
Cuiabá deve ser suprida em 8.55% das horas de desconforto com ar condicionado.
Quanto ao desconforto por frio, a massa térmica (inércia térmica) também é indicada
para aquecimento junto ao aquecimento solar, em 3.78%. A estratégia de
umidificação do ar não deve ser usada para amenizar o desconforto por frio. Isso
ocorre porque o clima de Cuiabá não apresenta temperaturas inferiores a 27°C
associadas à umidade relativa inferior a 20%, sendo este o limite para sua indicação.
O sombreamento é indicado em 94.7% das horas do ano climático,
totalizando 8295.7 horas ou 346 dias.
2.3.
BRISES SOLEILS
2.3.1. Definição e origem dos brises soleils
A arquitetura moderna trouxe o uso excessivo do vidro na busca pela
brancura da luz baseado em conceitos de claridade, pureza e limpidez,
conseqüentemente, surgiram problemas de excesso e insolação nas edificações.
A partir do século XVIII com o início do pensamento racionalista expandem
os ideais da razão e ciência, que reflete na arquitetura a valorização dos aspectos
técnicos da construção.
Conforme Atem (2003, p. 1359) “antes que a revolução industrial criasse
premissas para uma mudança profunda nas técnicas construtivas, o neoclassicismo
propõe grandes superfícies de vidro, um culto à claridade e à racionalidade,
elementos inspiradores da cultura iluminista”.
23
No final do século XIX o inconsciente coletivo desejava a claridade, a
transparência e a luz, símbolos do espírito da época, que procuravam uma nova
expressão arquitetônica. Esses símbolos representavam a vontade das pessoas de
possuírem melhores condições de habitabilidade, a necessidade de saneamento,
higiêne, ar e luz para combater doenças contagiosas da época como a tuberculose.
No século XX surge o universalismo se opondo ao individualismo, onde
beleza é sinônimo de funcionalidade. Neste momento, a estrutura se desconecta das
paredes, surge a transparência da pele de vidro nos edifícios, e conseqüentemente a
perda da capacidade de inércia das paredes diante do calor, da capacidade de filtrar a
luz e evitar o ofuscamento. A luz e o calor adentram por todos os ambientes, nem
sempre desejados.
A luz natural tem como pontos positivos o aumento da luminosidade nos
ambientes, maior integração com o exterior e higienização das edificações. Porém,
tende a trazer a monotonia luminosa nos espaços internos, a repetição das fachadas, a
perda dos jogos de luz e sombra, o aumento da carga térmica e o ofuscamento.
(ATEM, 2003, p. 1359).
A desconsideração da orientação solar e da realidade climática da região
ocorre devido à busca pela universalidade do modelo de utilização da luz natural.
Este modelo proposto pelo modernismo começa a se espalhar pelo mundo,
onde as condições climáticas são diferentes dos países de clima temperado.
O excesso de vidro começou a ser utilizado também pelos países de clima
quente, onde a sombra e o vento estavam presentes nas construções vernaculares.
Surge então o desconforto em relação à luz e calor. (ATEM, 2003, p. 1359).
O brise soleil surge neste momento em que é preciso introduzir elementos
que protegessem as aberturas da radiação solar, porém esses elementos deveriam
concordar
com
os
princípios
modernos
de
modulação,
padronização
e
industrialização. Além de compor esteticamente o edifício com os conceitos abstratos
e funcionais do modernismo.
O brise soleil foi idealizado por Le Corbusier em meados do século XX, no
desenvolvimento de projetos habitacionais para Argel e Barcelona em 1933. Porém a
sua execução ocorreu de fato em 1936, no edifício do Ministério da Educação e
24
Saúde (Figura 3), no Rio de Janeiro, onde Le Corbusier foi convidado para assessorar
a equipe responsável.
FIGURA 3 – Edifício do Ministério da Educação e Saúde, Rio de Janeiro
Fonte: Gutierrez, 2004, p. 26
Estes dispositivos de proteção solar possuem o mesmo princípio de atuação
dos elementos construtivos oriundos de culturas árabes e asiáticas, apesar de não
possuírem a mesma forma ou material.
O brise-soleil descende das inúmeras formas de filtragem da luz
desenvolvidas pela arquitetura mediterrânea, fortemente marcada pela cultura árabe:
muxarabis, gelosias, cobogós, varandas, beirais. (MIANA, 2005, p. 17). Porém, as
placas horizontais ou verticais, móveis ou fixas, com nome específico de brise soleil
constitui um sistema criado por Le Corbusier em seus projetos de 1933, como dito
anteriormente.
Composto por lâminas paralelas, horizontais, verticais ou combinados, o brise
soleil pode ser fabricado de vários materiais e tem como função o controle da
radiação solar excessiva, interferindo também na luminosidade e na visão para o
exterior.
As janelas de vidro comum são elementos arquitetônicos que contribuem
consideravelmente para os altos valores de carga térmica total dos edifícios e,
25
portanto, devendo ser bem protegidas da radiação solar incidente. (CASTANHEIRA
et al., 2003, p. 1012).
Maragno (2000, p. 8) define o brise soleil como elemento arquitetônico
formado por placas externas com a finalidade de impedir que os raios solares atinjam
diretamente as superfícies, principalmente as transparentes, das edificações.
O brise soleil, ou quebra-sol, representa um elemento arquitetônico cuja
função é sombrear, com o objetivo de minimizar a incidência do sol sobre uma
construção, ou sobre espaços exteriores, fornecendo melhores condições de
temperatura e controle da incidência da luz solar. (SILVA, 2007, p. 17).
O clima quente predominante no Brasil, que requer edificações que
funcionem como um filtro para as intensas radiações solares foi o fator determinante
para que o uso de dispositivos de proteção pudesse ser observado desde a arquitetura
colonial, de origem portuguesa e com reconhecíveis influências mouras, até a
implantação e desenvolvimento da arquitetura moderna na primeira metade deste
século. (MARAGNO, 2000, p. 34).
Devido à localização do país no hemisfério sul, as fachadas voltadas para o
norte são as que mais precisam de cuidados, pois são as mais expostas à radiação
solar. Merecem cuidados também as fachadas leste e oeste, que recebem a radiação
solar nos períodos da manhã e a tarde com inclinações variáveis. As fachadas com
orientação sul na maior parte do país não são atingidas ou recebem radiação com
pequeno ângulo de inclinação.
As coberturas e as paredes são os elementos que compõem os envoltórios da
edificação, que funcionam como filtro, e estão diretamente sujeitas à radiação solar.
Porém, as janelas são os elementos arquitetônicos mais preocupantes quanto à
entrada da radiação solar no interior do ambiente que gera o superaquecimento.
2.3.2. Tipos de brises soleils
De modo geral, o brise soleil é definido pelas seguintes características: são
elementos externos à fachada e são compostos por uma ou mais lâminas, geralmente
paralelas. (GUTIERREZ, 2004, p. 39). Segundo a mesma autora este dispositivo
pode ser classificado por sua tipologia (posição na fachada), mobilidade e
composição arquitetônica.
26
Os brises soleils podem apresentar diversos formatos e combinações. À
respeito da posição que ocupa na fachada pode ser: horizontal, vertical ou
combinado. Quanto à tipologia (posição) Gutierrez (2004, p. 40) afirma que:
Cada tipologia protege mais adequadamente a determinado ângulo de
obstrução: a horizontal intercepta os raios solares quando o sol está mais
alto; a vertical é mais eficaz quando os raios solares estão mais baixos,
porém dependem fundamentalmente da variação do azimute em relação à
orientação da fachada; e a combinada associa ambas as proteções da
horizontal e vertical.
Quanto à mobilidade estes dispositivos podem ser fixos ou móveis, sendo que
os brises fixos são mais econômicos, devido a facilidade de instalação e manutenção.
Enquanto que os brises móveis possuem lâminas pivotantes ou basculantes, que
acompanham o movimento do sol provendo sombra nos momentos de incidência
indesejada, de acordo com as necessidades do usuário, e permite ampla abertura e
visualização do exterior quando não há insolação. Dessa forma, oferece flexibilidade
e maior eficiência. (GUTIERREZ, 2004, p. 40).
“Com relação à composição arquitetônica, suas variações e multiplicidade de
soluções resultam numa segunda pele da edificação, conferindo ritmo, dinâmica, e
forma à linguagem arquitetônica”. (GUTIERREZ, 2004, p. 40).
Os brises podem ser negativos quando excluem completamente a entrada de
sol; seletivo quando permite a entrada de sol nos períodos desejáveis e excluindo-o
para evitar o superaquecimento; e ajustáveis quando permite ampla liberdade de
controle.
Há ainda a classificação dos brises soleils em finito e infinito quanto à
dimensão. Os finitos possuem comprimento, vertical ou horizontal, finito, ou seja,
limitado. Enquanto que os infinitos apresentam comprimento teoricamente infinito,
onde o observador situado na borda debaixo desta abertura não enxergará uma parte
do céu sobre sua cabeça, a partir do limite do ângulo de sombra vertical. (SILVA,
2007, p. 23).
A Figura 4 apresenta alguns tipos de brises soleils encontrados no campus da
Universidade Federal de Mato Grosso.
27
FIGURA 4 – Tipos de brises soleils encontrados no campus da UFMT
Fonte: Acervo próprio
2.3.3. O brise soleil e a eficiência ambiental
Segundo Braga et al. (2005, p.216) “o desenvolvimento de nossa sociedade
urbana e industrial, por não conhecer limites, ocorreu de forma desordenada, sem
planejamento, à custa de níveis crescentes de poluição e degradação ambiental”.
Os problemas ambientais, de nível mundial e também a nível local, são
muitas vezes enraizados nas atividades urbanas e na crescente pressão sobre os
recursos naturais (LAFORTEZZA et al., 2009, pag.97).
A qualidade ambiental é limitada devido ao crescente aumento do tráfego de
veículos, da poluição sonora, da poluição atmosférica e ainda do excesso de áreas
construídas
e
pavimentadas,
que
contribuem
significativamente
para
o
superaquecimento dos ambientes como um todo.
Faria et al. (2003, p. 103) observam que as decisões arquitetônicas tomadas
no início do projeto, como orientação dos ambientes e das aberturas são muito
importantes e decisivas para o sucesso de um projeto eficiente, do que as medidas
corretivas, como o uso de isolantes térmicos.
28
Segundo Maragno (2000, p. 9) com os edifícios de estrutura leve com pouca
inércia térmica e grande superfície envidraçada proporcionadas pela modernidade
será premente a utilização de algum sistema de proteção.
O brise-soleil constitui-se em um elemento que pode atender à diversas
finalidades em relação à eficiência ambiental, como à proteção solar, à captação da
ventilação, além de dar privacidade visual, refletir e distribuir a luz natural no
interior do ambiente. No entanto, suas características constitutivas podem
comprometer as condições lumínicas e visuais enquanto protegem da insolação.
A radiação solar é a principal fonte de energia do planeta, no que respeita
o fornecimento de calor e de luz. É, portanto, de extrema importância o
seu estudo e incorporação na arquitetura das edificações. Os fatores luz e
calor podem ser maximizados ou reduzidos, na sua interação com o
edifício, sendo um erro tradicionalmente recorrente, o foco em apenas um
deles. Isto é, há uma concentração apenas na vertente do calor, ou apenas
na vertente da luminosidade, sendo a outra deixada para segundo plano,
para ser solucionada recorrendo a sistemas artificiais. (VIEIRA, 2008, p.
23).
A invenção do condicionamento artificial e da lâmpada elétrica possibilitou o
surgimento de uma arquitetura desvinculada do clima local, aumentando
excessivamente o aumento da energia elétrica nas edificações. (MIANA, 2005, p.
20).
O brise soleil é um sistema natural de controle ambiental, que interfere no
comportamento energético e na qualidade termo-lumínica dos edifícios.
O dispositivo de sombreamento se caracteriza como elemento arquitetônico e
desta forma pode ser analisado com certa independência em relação ao restante do
edifício. Apresenta identidade construtiva própria, desempenhando algumas vezes
papel auto-suficiente no controle solar. Porém, sua eficiência será maior se
desempenhar a tarefa de maneira integrada.
Lamberts et al. (2007, p. 56) afirmam que o tipo de brise e suas dimensões
são função da eficiência desejada. Portanto, um brise será considerado eficiente
quando impedir a entrada de raios solares no período desejado.
A partir do século XIV com a difusão do uso de vidros nas janelas, surgem
novas possibilidades construtivas, a passagem da luz permitida pela transparência do
material e a integração com o exterior. Paralelamente a isso, questões sobre proteção
29
solar são abordadas, pois o efeito estufa produzido pelas aberturas envidraçadas
podem ser desejado nos climas frios, mas traz desconforto nos climas quentes.
A utilização de fachadas feitas exclusivamente por vidro, nem sempre é uma
boa solução, ainda mais em um clima como o nosso, pois pode surgir um efeito
estufa que seria terrivelmente indesejável em muitos ambientes. (MASCARÓ, 1983,
p. 160).
Considera-se o brise soleil como eficiente quando ele permite a captação e
proteção dos raios solares visando iluminar naturalmente os ambientes e evitando os
ganhos excessivos de calor. Podendo ser utilizado nas mais variadas formas e
combinações, dependendo da orientação da fachada e das horas em que se deseja a
proteção. É de suma importância a sua utilização nos países de clima tropical com a
finalidade de proteger passivamente dos raios solares.
Segundo Costa (1982, p. 222) a melhor proteção contra a insolação sobre as
superfícies transparentes é o sombreamento destas por meio de vegetação ou uso de
para-sóis verticais no leste e no oeste, e horizontais no norte. Para o autor, outras
soluções, como o uso de cortinas, persianas internas, vidros pouco transparentes ou
mesmo vidros reflexivos, são de pouca eficácia.
O brise soleil assume seu papel de controlador ambiental quando proporciona
condições confortáveis no interior dos edifícios com mínimo gasto de energia,
utilizando apenas de disposições arquitetônicas.
Mascaró (1985) destaca o uso do brise como um dos elementos passivos da
arquitetura bioclimática utilizado para racionalizar o uso de energia nas edificações.
O brise soleil é um componente de controle ambiental, que atua na
climatização natural e na iluminação natural. Sua eficiência quanto à climatização
natural é determinada não somente pelo controle solar, mas também por permitir a
ventilação dos espaços interiores e a visão do exterior. Quanto ao sistema de
iluminação natural, o brise é considerado eficiente quando cria uma iluminação
difusa no ambiente, controlando a passagem da luz e evitando o ofuscamento.
Lamberts et al. (1997, p. 71) afirmam que a opção por uma proteção externa
pode ser a mais adequada se houver um dimensionamento que garanta a redução da
incidência da radiação solar, quando necessária, sem interferir na luz natural.
30
Salienta ainda que as proteções externas também interferem na definição da fachada
arquitetônica, podendo ser pensadas como elemento compositivo da fachada.
O brise permite minimizar o ganho de carga témica, otimizando o
desempenho térmico da edificação, além de atuar no desempenho térmico, os
dispositivos de proteção solar favorecem a boa distribuição da luz natural dentro do
ambiente, controlando a penetração da radiação solar direta e o excesso de luz
natural difusa, contribuindo também para o conforto luminoso. (MIANA, 2005, p.
16).
O brise móvel é na maioria das vezes mais eficiente que o fixo, pois permite
um maior controle da radiação solar incidente. Porém pode haver o
comprometimento da eficiência deste dispositivo quando não é bem utilizado pelo
usuário.
Toledo (2003, p. 912) conclui que o efeito da orientação é bastante
significativo na composição da carga térmica do edifício, podendo implicar num
aumento de até 13,58% no consumo total; e que o efeito do sombreamento sempre
promove a redução das cargas térmicas provenientes das aberturas, sendo mais
eficiente nas paredes norte e sul que nas demais.
Castanheira et al. (2003) afirmam que os valores da intensidade de radiação
solar incidente nas fachadas podem ocasionar condições de desconforto térmico aos
ocupantes das edificações, bem como incrementar gastos energéticos com sistemas
artificiais de condicionamento térmico.
Atenta-se que o uso de protetor solar e a ventilação são estratégias
bioclimáticas sugeridas para climas quentes e úmidos, porém é importante que o
protetor solar não interfira no fluxo de ventilação.
Segundo Bittencourt et al. (1995, p. 383) as simulações computacionais
sugerem que para uma mesma máscara de sombra, protetores mais próximos e menos
profundos produzem um padrão de ventilação natural mais eficiente que aqueles
mais afastados e mais profundos. Os espaçamentos da ordem de 0,75m induzem os
protetores a funcionarem como anteparos difusores de luz indireta para os ambientes,
diminuindo o contraste de luminosidade entre as aberturas e o fundo da sala.
(BITTENCOURT et al., 1999).
31
“(...) o brise deve permitir a entrada do vento no interior da edificação, assim
como sua circulação pela fachada, a fim de resfriar a superfície vertical por
convecção e reduzir as temperaturas superficiais. (SILVA, 2007, p. 25)
A interferência da cor no desempenho do brise existe. (BASSO; ARGOUT,
1997, p. 318). Os autores afirmam que conforme o desenho do quebra-sol esta
interferência poderá ser maior ou menor, dependendo da possibilidade de múltiplas
reflexões entre os elementos do quebra-sol quando a cor é clara. Complementam
ainda que, quanto mais o dispositivo assemelhar-se a uma lâmina única horizontal
posicionada sobre a abertura, menor será a interferência na iluminação natural,
mesmo quando é utilizada a cor escura.
A iluminação natural adequada favorece uma maior produtividade dos
usuários em ambientes de trabalho ou estudo e contribui para a redução da energia
elétrica.
Bittencourt et al. (1999) afirmam que o espaçamento entre as lâminas dos
protetores solares influencia a intensidade e distribuição da luz natural no interior do
ambiente. Salienta ainda que, quando combinados com refletâncias claras
proporcionam acréscimos de ate 30% nos níveis de iluminância, em comparação com
os pintados em cores escuras.
Frota (2004, p. 164) sugere para se obter maior eficiência:
“- seja guardada uma certa distância entre o sistema de sombreamento e o
corpo da edificação (pelo menos 30cm) , o que amenizará o efeito da
radiação do infravermelho longo e também proporcionará a ventilação
deste espaço; quanto menor o contato do brise soleil com o corpo do
edifício, menor será o calor transmitido por condução;
- tenha acabamento superficial externo, na face exposta ao sol, de cor
clara, para evitar maior sobreaquecimento desta superfície, isto é
interessante não só para o próprio edifício, mas também para seu entorno.
- se o material do quebra-sol for isolante térmico, o desempenho do
sistema de proteção será melhor, posto que menos calor chegará a face
voltada para o edifício, resultando em temperatura superficial menor.
- se essa face tiver acabamento superficial de baixa emissividade térmica
– superfícies metálicas de alto brilho, mesmo aquecidas, emitem pouca
radiação térmica – menos calor será emitido para a superfície externa do
corpo da edificação”.
Para Neto (1995, p. 60) a escolha do tipo e as dimensões de um protetor solar
serão feitas de acordo com a eficiência desejada. Um protetor solar será eficaz
32
quando for capaz de proteger uma janela, num período previamente escolhido, da
irradiação solar indesejável.
Segundo o autor, para o dimensionamento dos protetores solares aplica-se um
método gráfico denominado traçado de máscaras, sendo necessário analisar o ângulo
de incidência solar num determinado período.
2.4.
CONFORTO LUMÍNICO
Segundo Braga et al.(2005, p. 56) uma saída para a crise de energia é a
conservação. Isso significa desenvolver meios de utilizar mais eficientemente as
fontes hoje disponíveis. Os autores salientam que os benefícios da conservação são
enormes, prolongam o uso das fontes finitas e, principalmente, minimizam os
impactos ambientais decorrentes da geração de energia.
A função da iluminação é tornar o ambiente visível e adequado, permitindo a
execução de tarefas necessárias com conforto visual.
Este conforto é conseguido com a luz, parte visível do espectro
electromagnético, com comprimento de onda entre os 380 a 780 nm.
A luz pode ser fornecida de forma natural (luz solar), de forma artificial
(lâmpadas) ou através da combinação de ambas. Porém, a melhor opção é o
aproveitamento da luz natural, pois promove a diminuição do consumo de energia
elétrica e de outros combustíveis para iluminação do ambiente.
A iluminação natural pode ser um fator essencial para a eficiência
energética dos edifícios. É certo que a iluminação natural, devido à sua
aleatoriedade e inexistência durante a noite, não pode satisfazer todas as
necessidades de iluminação, mas nos períodos que está disponível pode
reduzir substancialmente os consumos energéticos subjacentes à
iluminação artificial. (WEST, 2001 apud SILVA, 2006, p. 64)3.
Mascaró (1983, p. 35) define a luz natural como a luz proveniente do sol, seja
em forma direta, através dos raios solares, ou indireta devido à reflexão da atmosfera
____________
3 West, S.: Improving the sustainable development of building stock by the implementation of energy
efficient, climate control technologies. Energy and Environment 35: 281-289, 2001, apud SILVA, P.
C. P. Análise do comportamento térmico de construções não convencionais através de simulação
em Visual DOE. Portugal, 2006. 228f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade
do Minho.
33
com ou sem nuvens (luz difusa), da vegetação, dos edifícios ou outros objetos
existentes na superfície da terra (luz refletida).
A iluminância natural é uma medida do fluxo fotométrico por unidade de
área, consistindo numa grandeza física que fornece informações sobre o
fluxo de energia eletromagnética na faixa espectral do visível. Contudo, o
olho humano não é igualmente sensível a todos os comprimentos de onda
da radiação visível, de maneira que essa sensibilidade é levada em conta
na curva de resposta de um medidor de iluminância. Desta forma, a
iluminância, medida em Lux (lúmens por m²), representa a curva de
resposta do olho humano à radiação solar incidente. (SANTOS, 2008, P.
18).
A iluminação artificial é obtida pela utilização de lâmpadas, que devem ser
escolhidas em função do tipo de requerimentos e espaços, e de forma a promover a
eficiência energética. Por isso, é necessário considerar a energia consumida na
iluminação, a potência dos equipamentos, assim como o tempo de utilização.
O combate ao desperdício de energia elétrica visa desenvolver uma nova
cultura, com a conscientização das pessoas sobre as necessidades de preservação dos
recursos naturais, porém, para que isso aconteça é necessária a utilização de
equipamentos e processos de produção mais eficientes.
2.4.1. Grandezas fotométricas
2.4.1.1. Fluxo Luminoso
O Fluxo Luminoso é a radiação total da fonte luminosa, entre os limites de
comprimento de onda mencionados (380 e 780 nm). O fluxo luminoso é a quantidade
de luz emitida por uma fonte, medida em lúmens, na tensão nominal de
funcionamento. (VIANA; GONÇALVES, 2001).
2.4.1.2. Eficiência Luminosa
Uma fonte de luz ideal seria aquela que converteria toda sua potência de
entrada (W) em luz (lm). Infelizmente, qualquer fonte de luz converte parte da
potência em radiação infravermelho ou ultravioleta. A habilidade da fonte de
converter potência em luz é chamada de eficiência luminosa. (PEREIRA; SOUZA,
2004, p. 10).
34
2.4.1.3. Eficiência Energética
As lâmpadas se diferenciam entre si não só pelos diferentes Fluxos
Luminosos que elas irradiam, mas também pelas diferentes potências que consomem.
Para poder compará-las, é necessário que se saiba quantos lúmens são
gerados por watt absorvido. A essa grandeza dá-se o nome de Eficiência sem prévio
aviso a (antigo “Rendimento Luminoso”). (VIANA; GONÇALVES, 2001).
2.4.1.4. Luminância
A luminância é um dos conceitos mais abstratos que luminotécnica apresenta.
Pois, é através da luminância que o homem enxerga. Considera-se luminância ao
efeito de luminosidade, que produz uma superfície, na retina do olho, tanto
procedente de uma fonte primária como de uma fonte secundária ou superfície que
reflita a luz. (VIANA; GONÇALVES, 2001).
A percepção da luz é realmente a percepção de diferenças de luminâncias. A
luminância de uma superfície iluminada é a razão entre a intensidade luminosa de
uma fonte de luz, em uma direção e a superfície da fonte projetada segundo esta
direção. A Figura 5 apresenta o esquema explicativo do conceito de luminância.
FIGURA 5 – Luminância
Fonte: www.wikipedia.org/wiki/Luminância
Desta forma, a luminância é a luz refletida, visível, enquanto que a
iluminância é a luz incidente, não visível. Uma mesma iluminância pode dar origem
à luminâncias diferentes devido ao coeficiente de reflexão, que é a relação entre o
35
fluxo luminoso refletido e o fluxo luminoso incidente em uma superfície. Desta
forma, os objetos refletem a luz diferentemente uns dos outros, pois o coeficiente de
reflexão varia de acordo com a cor e a textura.
Por ser uma grandeza quantitativa que se insere perfeitamente num conjunto
de dados, a luminância pode ser analisada qualitativamente num sistema ou
equipamento de iluminação, sendo desta forma influenciada pela posição do
observador, como mostra a Figura 6.
r
N
β
A
FIGURA 6 – Luminância de uma superfície
Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p.15
Conforme Pereira; Souza (2004, p. 16) “o olho humano detecta luminâncias
da ordem de um milionésimo de cd/m² até um limite superior de um milhão de
cd/m², a partir do qual a retina é danificada. O ofuscamento é o impedimento da
visão que ocorre a partir de 25.000 cd/m²”.
A luminância independe da distância entre o observador e a superfície fonte
de luz. À medida que o observador se aproxima, a área vista por ele diminui,
mantendo constante a luminância da superfície, conforme Figura 7.
FIGURA 7 – Luminância
Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p.16
36
2.4.1.5. Contrastes
Pereira; Souza (2004, p. 31) definem o contraste como a diferença entre a
luminância (brilho) de um objeto e a luminância do entorno imediato deste objeto.
Ou seja, é a determinação da diferença em aparência de duas partes do campo visual.
Os mesmos autores afirmam que a luminância de uma superfície varia com o
ângulo de incidência da luz e o ângulo de observação. Quando estes ângulos forem
semelhantes o contraste será mínimo e o reflexo da luz incidente pode se tomar um
problema, reduzindo a visibilidade de elementos contidos no objeto central de visão.
O contraste depende da iluminação e das características de reflexão dos
elementos envolvidos.
2.5.
NÍVEIS DE ILUMINÂNCIA
2.5.1. Iluminância (Nível de Iluminamento)
A Iluminância indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre
uma superfície situada a certa distância desta fonte. (VIANA; GONÇALVES, 2001).
Em resumo, é a medida da quantidade de luz incidente numa superfície por
unidade de área, ou também a relação entre a intensidade luminosa e o quadrado da
distância. Sua unidade no sistema internacional é lumen/m² ou Lux.
A Iluminância ainda pode ser definida como uma densidade de luz necessária
para uma determinada tarefa visual. Na prática, é a quantidade de luz dentro de um
ambiente, e pode ser medida com ao auxílio de um luxímetro. Como o fluxo
luminoso não é distribuído uniformemente, a iluminância não será a mesma em todos
os pontos da área em questão.
Para afirmar se determinada área está dentro dos limites de iluminância
necessários estabelecidos para a função a ser executada, considera-se a iluminância
média dentre vários pontos desta determinada área.
Na Figura 8 a fonte de luz possui uma intensidade luminosa “I” de 1 candela
[cd], ou 1 lm/sr. O fluxo luminoso se propaga sob um ângulo de 1 esterradiano [sr].
Este fluxo luminoso produzirá em uma superfície de 1 m2 que está afastada da fonte
de 1 m, a iluminância de 1 lux [lx]. (PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 14).
37
1 cd
1 sr
1m
1 m2
1 lux = 1 lm/m2
FIGURA 8 - Iluminância
Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 14
Quanto mais distante da fonte luminosa, o fluxo luminoso se expande cada
vez mais, tornando-se menos denso. Além da distância entre a fonte e a superfície,
outro fator que influência no valor da iluminância é o ângulo entre o feixe luminoso e
o vetor normal a superfície. Quando o fluxo luminoso é paralelo ao vetor normal a
superfície, tem-se a iluminância máxima. Em situações em que o fluxo luminoso é
perpendicular ao vetor normal a superfície a iluminância será nula. Para posições
intermediárias, a iluminância varia de 0 ao valor máximo. (PEREIRA; SOUZA,
2004, p. 15). A Figura 9 apresenta as variações da iluminância em função do ângulo
de incidência.
r
N
r
N
Emáx
r
N
θ
φ
E=0
E
FIGURA 9 – Variações da iluminância em função do ângulo de incidência
Fonte: PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 15
38
2.5.2 Determinação e Incremento dos Níveis de Iluminância
O olho humano tem grande capacidade de adaptação às condições de
iluminação existentes. (PEREIRA; SOUZA, 2004, p. 29). É nossa reação fisiológica
que determina se o nível de iluminação está ou não adequado, através do maior ou
menor esforço para ver, e do maior e menor cansaço que sentimos.
A acuidade visual depende do nível de iluminação e é determinada pela
relação de luminância entre as tarefas e seu entorno.
Segundo Viana; Gonçalves (2001) os fatores que devem ser considerados
para determinação do nível de iluminação para tarefas visuais são:
1 – O tamanho dos detalhes críticos dessas tarefas;
2 – a distância que esses detalhes são vistos;
3 – A luminância das tarefas (função do fator de reflexão);
4 – os contrastes entre tarefas/entornos;
5 – a velocidade com que essas tarefas devem ser desenvolvidas;
6 – O grau de precisão exigida nas suas realizações;
7 – Idade de quem realiza.
2.5.3. Incremento do Nível da Iluminância
Para Viana; Gonçalves (2001) o nível ótimo de iluminância para a visão do
homem não é necessariamente o mais alto nível que possa ser alcançado, mas sim
aquele que possibilita a melhor visão, um reconhecimento rápido e fácil da
mensagem sem causar cansaço visual.
Alguns fatores podem limitar o aumento do nível de iluminância, como por
exemplo, o aumento do consumo de energia, o custo inicial de instalação e o custo de
manutenção.
O limite quantitativo para iluminância, a partir do qual qualquer aumento não
traz nenhuma melhora para a acuidade visual é por volta de 2.000 lux, considerado
como ponto de saturação. (VIANA; GONÇALVES, 2001).
2.5.4. Níveis mínimos de iluminância
No Brasil a norma NBR 5413 – “Iluminância de interiores” da ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), em vigor a partir de abril de 1992, tem
39
como objetivo estabelecer valores de iluminância média mínima para iluminação em
interiores, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e
outras.
Estabelece como condições gerais:
a) A iluminância deve ser medida no campo de trabalho. Quando este não for
definido, entende-se o nível do referente a um plano horizontal a 0,75m do piso;
b) No caso em que seja necessária uma elevada iluminância em limitado
campo de trabalho, pode-se usar iluminação suplementar;
c) A iluminação no restante do ambiente não deve ser inferior a 1/10 do valor
adotado para o campo de trabalho, mesmo que haja recomendação menor;
d) Recomenda-se que a iluminância em qualquer ponto do campo de trabalho
não seja inferior a 70% da iluminância média determinada segundo a NBR 5382 –
“Verificação da iluminância de interiores – Métodos de ensaio”.
2.6.
O CONFORTO AMBIENTAL NO AMBIENTE DE ENSINO
A escola é um segmento da sociedade que deve estar comprometida em
preparar pessoas para atuarem no desenvolvimento intelectual e moral do mundo.
Em outras palavras, a escola forma seres humanos, propiciando a aquisição de
conhecimento, habilidades, além de modelar comportamento e atitudes necessárias
para viver em sociedade.
É fato que, o conforto ambiental influencia no desenvolvimento educacional
do estudante, ou seja, escolas que não oferecem perfeitas condições do ambiente
construído tais como, iluminação adequada, boa acústica, ambiente termicamente
confortável, com cores agradáveis e segurança, proporcionam baixo nível de
aprendizagem.
O conforto ambiental relacionado à arquitetura e ambiente construído engloba
o conforto térmico, visual, acústico e ergonômico, quanto melhor as condições de
conforto ambiental nos ambientes escolares, melhor o desempenho dos ocupantes.
Percebe-se que a pouca preocupação com o desempenho térmico no ambiente
escolar reflete negativamente no processo educativo dos alunos que, devido às
reações fisiológicas causadas pelo desconforto, tem a qualidade do ensino afetada
40
pela inadequação dos ambientes em relação ao clima local com elevadas
temperaturas. Segundo Nogueira et al. (2005, p. 38):
“(...) estas escolas colocam em comprometimento o ensino-aprendizagem,
a saúde física e psicológica provocando um aumento excessivo do
consumo de energia elétrica para condicionar ambientes, e a deterioração
de materiais devido a problemas de condensação e ventilação
insuficiente”.
Os autores salientam que, a maioria das edificações escolares públicas
apresenta partidos arquitetônicos e sistemas construtivos de certa forma
padronizados, moldados à mesma maneira em todo o país, sendo o mesmo projeto
construído diversas vezes, com diferentes implantações, sem levar em conta as
características da área e do clima.
O desenvolvimento tecnológico permite condicionar a edificação à custa de
onerosas faturas de energia elétrica além de contribuir com o prejuízo ambiental. Por
isso, é preciso considerar os sistemas construtivos, os aspectos físicos, o conforto
ambiental e os materiais empregados na construção da edificação, a fim de
condicionar naturalmente o ambiente ou mesmo diminuir a necessidade de energia
elétrica.
“Todavia, fabricar o clima, isto é, criar condições artificiais para produzir
conforto ambiental é tecnicamente trivial, mas a energia que será
consumida tornará a edificação um espaço doente com problemas nos
condicionantes bioclimáticos tais como, vegetação, ar ventilação,
iluminação, etc”. ((NOGUEIRA; NOGUEIRA, 2003, p. 104).
Além da edificação em si, o ambiente escolar, também é formado pelo espaço
que o circunda, espaços abertos, cobertos ou descobertos, onde podem ser
desenvolvidas atividades extraclasses ou mesmo momentos de lazer e convivência.
A importância destes ambientes externos está em criar espaços arborizados,
contemplativos e agradáveis, com um microclima propício a estimular o convívio.
Muitas vezes, os alunos passam o tempo livre em salas de aula ou em
laboratórios climatizados, de frente aos computadores. Pois a área de convivência
não oferece ambiente atrativo nem confortável, pelo contrário, são ambientes
cimentados, sem arborização suficiente, sem cobertura, exposto a maior parte do dia
à radiação solar. Diante disso, fica difícil tornar este ambiente um espaço usual.
41
A pouca importância dada à disposição da edificação no terreno de forma
a aproveitar a iluminação e a ventilação natural, bem como de forma a
reduzir problemas acústicos (tendo em vista as características do entorno),
acaba por tornar os ambientes quentes (considerando nosso clima),
desagradáveis e de pouca produtividade escolar tanto por parte dos
alunos, quanto dos educadores. Produtividade esta que, colabora para o
comprometimento do ensino-aprendizado, a saúde física e psicológica dos
envolvidos. (SANTOS, 2008, p. 28).
Deve-se atentar para a localização das aberturas nos ambientes de ensino, de
forma a obter iluminação e ventilação naturais adequadas, porém evitando o
superaquecimento advindo da radiação solar, evitando interferências na realização
das atividades lá desenvolvidas.
Recomenda-se a utilização de iluminação artificial apenas como forma de
complementar a iluminação natural e melhorar as condições visuais de leitura e
outras atividades.
A localização da edificação é fundamental para que as perturbações externas,
como por exemplo, os ruídos causados pelo tráfego de veículos, som de academias,
comércio pesado, zonas industriais, em fim, para que a vizinhança não comprometa
acusticamente nas atividades escolares.
Azevedo (1995, p. 2) observa que a inserção de instrumentos bioclimáticos de
avaliação nas etapas de projeto é recurso eficiente, que deve interagir com os demais
requisitos de projeto, a fim de que se possa estabelecer condições de conforto nos
ambientes pedagógicos.
Segundo a autora alguns requisitos são necessários para a adequação de um
ambiente escolar, dentre eles:
a) Características do terreno - dimensões, forma e topografia – devem
oferecer condições adequadas à implantação do edifício escolar;
b) Relação do entorno, devendo ser identificados os percursos disponíveis:
facilidades de acesso, condições de tráfego, atividades circunvizinhas;
c) Análise dos aspectos programático-funcionais como a organização
espacial, o dimensionamento dos conjuntos funcionais, a segurança, a adequação
ergonômica do mobiliário, acessos e percursos;
d) Estudo dos aspectos estético-compositivos que incluem elementos visuais
do edifício, como forma de despertar a capacidade de descoberta do usuário.
42
Quanto à proteção e sombreamento dos edifícios escolares deve-se preferir à
utilização de elementos de proteção fixos, integrados à arquitetura, a fim de evitar
problemas resultantes do mau uso dos dispositivos móveis.
“Na criação projetual faz-se necessário promover uma interação entre o
objeto arquitetônico e as condicionantes físico-climáticas. A influência
dos fatores climáticos é bastante relevante na qualidade do espaço físico
dos ambientes pedagógicos; é fundamental que se estabeleçam
características espaciais que não comprometam a dinâmica educacional,
atendendo às necessidades dos usuários e assegurando níveis desejáveis
de conforto e salubridade suficientes à implementação deste processo.
Ambientes mal solucionados termicamente causam desconforto e
dificultam a permanência dos ocupantes: o aquecimento do ambiente vai
provocar desgaste físico-psicológico, prejudicando a concentração do
aluno e contribuindo para a ineficiência na execução das tarefas escolares.
(...) A variável conforto ambiental é então, importante critério de
avaliação do desempenho da edificação; a seleção de materiais adequados
ao clima regional, o padrão construtivo, bem como a localização e
tipologia de aberturas que privilegiem a ventilação e iluminação, vão
determinar a qualidade do espaço físico construído”. (AZEVEDO, 1995,
p. 28).
As atividades didático-pedagógicas desenvolvidas nas escolas sofrem
diretamente a influência das variáveis enérgico-ambientais na qualidade do
desenvolvimento do processo do ensino-aprendizagem, principalmente, se ainda
efetuar-se a análise da conservação da energia elétrica despendida na iluminação
artificial ou na climatização artificial. (PIETROBON, 1999, p. 81).
Mueller (2007, p. 5) afirma que as cores ou a falta de pintura nas paredes, a
má iluminação, o excesso de frio ou calor, a má ventilação, as trepidações, os ruídos
e os ambientes escolares improvisados são condições extremamente prejudiciais para
o processo de ensino-aprendizagem.
O autor salienta ainda que, a qualidade do ar interno, a iluminação natural, a
temperatura e a umidade do ar adequadas juntamente com uma boa acústica são
essenciais na aprendizagem, concentração e desenvolvimento da imaginação e da
criatividade.
Espaços saudáveis e confortáveis contribuem para a satisfação e retenção de
alunos e professores no ambiente escolar, já que é necessário que os mesmos
permaneçam grande número de horas do dia nele.
43
Enfim, o ambiente de ensino além de permitir a interação entre as pessoas
deve promover o mínimo de conforto para que se desenvolvam os processos de
ensino-aprendizagem de qualidade.
44
3.
ÁREA DE ESTUDO
3.1.
CUIABÁ – CARACTERÍSTICAS CLIMÁTICAS
O município de Cuiabá está localizado nas coordenadas geográficas de
15°35’ de latitude sul e 56°06’ a oeste de Greenwich, em uma altitude de 165m.
Situada à margem esquerda do Rio Cuiabá, afluente do Rio Paraguai, Cuiabá possui
uma área de 3.224,68 Km², sendo que 251,94 Km² correspondem à área urbana e
2.972,74 Km² à área rural.
A capital matogrossense é limitada ao norte pelos municípios de Acorizal,
Rosário Oeste e Chapada dos Guimarães, ao sul por Santo Antônio do Leverger e a
oeste por Várzea Grande e Acorizal.
A região pertence ao Planalto dos Guimarães, Depressão Paraguai, calha do
Rio Cuiabá, num clima Tropical quente e sub-úmido (XAVIER et al., 2009).
Cuiabá apresenta um clima predominantemente quente, acentuado pelo
processo de urbanização contínuo, responsável pelo fenômeno da “ilha de calor”,
caracterizado pela formação de uma determinada região mais quente na cidade,
devido ao aumento das áreas impermeabilizadas e diminuição da vegetação
(NOGUEIRA et al., 2005, p. 38).
O município está localizado na Zona Intertropical, próximo ao Equador,
justificativa para as pequenas diferenças existentes entre as estações e a ocorrência
de altas temperaturas durante boa parte do ano.
Maitelli (1994) afirma que pelo fato do município de Cuiabá localizar-se na
porção centro-sul do estado de Mato Grosso a atuação predominante durante a
estação seca é do sistema de circulação estável do Anticiclone do Atlântico Sul e
também pelo sistema de correntes perturbadas de Sul e Sudoeste do Anticiclone
Polar, responsável pelo fenômeno de “friagem” na região.
45
Segundo a mesma autora na estação chuvosa atuam o sistema de correntes
perturbadas de Oeste e Noroeste (linhas de instabilidades das Frentes Intertropicais)
causando chuvas e temperaturas elevadas.
Conforme Sampaio (2006) o clima de Cuiabá é do tipo AW de Koppen
(temperaturas elevadas, chuva no verão e seca no inverno), isto é, Tropical
semiúmido, com quatro a cinco meses secos e duas estações bem definidas, uma seca
(outono-inverno) e uma chuvosa (primavera-verão). Em média ao longo dos anos as
mínimas são de 5ºC e as máximas chegam a 41ºC. O índice pluviométrico é
caracterizado por diferenças, pois em sua maioria o inverno é bastante seco e o verão
muito chuvoso. A média na região é de 1500 mm/ano.
Outro fator importante é a influência da continentalidade em Cuiabá, que
causa elevadas amplitudes térmicas mensais (diferença entre a temperatura máxima e
mínima registrada), sobretudo nos meses de seca, sendo registradas amplitudes de até
15°C nos meses de julho e agosto entre os anos de 1970 a 1992 (MAITELLI, 1994).
FIGURA 10– Corte esquemático do mapa físico de Mato Grosso
Fonte: Leão, 2007, p. 90
Cuiabá de acordo com a sua localização geográfica está assentada sobre uma
topografia suave, com a ocorrência de extensos chapadões à sua borda,
caracterizando-a como uma depressão relativa (Figura 10). Estes fatores contribuem
para que haja na cidade uma fraca ventilação, dificultando a dispersão dos poluentes,
o que pode causar uma maior concentração dos mesmos sobre a cidade (MAITELLI,
46
1994). Tal fenômeno é mais intenso durante a estação seca, na qual Maitelli (1994)
verificou uma maior periodicidade das situações de estabilidade atmosférica, céu
limpo e baixa velocidade do vento.
Segundo Instituto Nacional de Meteorologia, INMET (2010) em Cuiabá a
direção do vento predominante é N (norte) e NO (noroeste) durante grande parte do
ano, e S (sul) no período do inverno. Os Sistemas de Correntes Perturbadas de Oeste
se caracterizam pela invasão de ventos de oeste e noroeste, no final da primavera e
verão; os Sistemas de Correntes Perturbadas de Norte acarretam chuvas no verão e os
Sistemas de Correntes Perturbadas de Sul são representados pela invasão do
anticiclone polar.
A Figura 11 mostra a direção dos ventos dominantes no município de Cuiabá.
FIGURA 11– Mapa urbano de Cuiabá e direção do vento dominante
Fonte: Leão, 2007, p. 91
47
3.2.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO – UFMT
A Universidade Federal de Mato Grosso (Figura 12), campus de Cuiabá, foi
fundada em 13 de dezembro de 1970, possui uma área de 74 hectares delimitada
pelas avenidas Fernando Correa da Costa e Arquimedes Pereira Lima, avenidas com
intenso tráfego de automóveis, pois ligam o centro da cidade à região do Coxipó.
Segundo o primeiro manual de Informações Estatísticas da UFMT realizado
em 1980, o campus da UFMT contava com apenas 2.890,00 m² de área construída no
ano de 1969, passando para 25.396,00 m² em 1977. Atualmente o campus de Cuiabá
abriga uma área construída de 83.111,60 m² incluindo pista/campo de futebol e
parque aquático, distribuída nos 74 ha do campus (CAMPOS NETO, 2007).
FIGURA 12– Campus da Universidade Federal de Mato Grosso
Fonte: Arquivo próprio
3.3.
FACULDADE DE ENFERMAGEM – FAEN
A Faculdade de Enfermagem – FAEN, objeto de estudo desta pesquisa,
localiza-se na Universidade Federal de Mato Grosso – campus de Cuiabá, localizado
na latitude 15°36’ sul e na longitude 56°01’ oeste, na região leste do município de
Cuiabá.
48
Inaugurada em outubro de 2008, a edificação é composta por cinco salas de
aula, centro acadêmico, sanitários, cantina, área de convivência, secretarias, salas de
professores, diretoria, coordenação, sala de reunião, almoxarifado e copa.
A Faculdade desenvolve atividades administrativas e de ensino teórico do
curso de enfermagem, enquanto que as práticas são desenvolvidas no Hospital
Universitário Júlio Muller. As aulas são ministradas nos períodos matutino e
vespertino, das 07h e 30min às 17h e 30min. A Figura 13 mostra a localização da
edificação estudada no campus universitário de Cuiabá.
FIGURA 13 – Localização da FAEN no campus da UFMT
Fonte: GOOGLE EARTH, acessado em 15 de julho de 2010; www.cuiabatur.com.br
49
A edificação foi escolhida pela representatividade e pela repetição da
tipologia utilizada na maioria das edificações dos campi da UFMT nos últimos anos,
além de possuir brises soleils como dispositivo de proteção solar.
Observa-se que as edificações da UFMT têm seguido um padrão quanto aos
materiais empregados e em relação ao partido arquitetônico adotado
Nota-se que a edificação possui três setores: setor de convivência, setor
administrativo e setor de salas de aula, conforme Figura 14. Estes setores diferem
quanto ao tipo de materiais empregados nos forros e coberturas e tipos de brises
soleils utilizados.
O setor administrativo possui seu forro em laje de concreto e brises metálicos
verticais, o setor de salas de aula possui forro de gesso acartonado e brises metálicos
horizontais e o setor de convivência não possui forro nem brises.
FIGURA 14 – Setorização da edificação em estudo
Para caracterizar a Faculdade de Enfermagem foram escolhidos três
ambientes distintos em relação à orientação da fachada, as dimensões de esquadrias,
os tipos dos dispositivos de proteção solar e os materiais construtivos utilizados no
teto e cobertura, já que os materiais utilizados nas paredes são iguais para todos os
ambientes.
50
Observa-se na Tabela 1 a caracterização construtiva da Faculdade de
Enfermagem – FAEN.
TABELA 1 – Características construtivas da Faculdade de Enfermagem – FAEN
ESPECIFICAÇÃO
Paredes externas
Paredes internas
Cobertura
Forro
Janelas
Portas internas
SALA DE AULA
Alvenaria em tijolos
de oito furos revestida
com argamassa,
pintada na cor branca.
Espessura de 15cm e
25cm.
Alvenaria em tijolos
de oito furos revestida
com argamassa,
pintada na cor branca.
Espessura de 15cm e
25cm.
Telha de fibrocimento.
Espessura de 6mm.
Forro de gesso
acartonado. Espessura
de ...mm.
04 unidades:
dimensões de 1,20 x
1,70m. Material: ferro
com vidro liso. Tipo:
basculante.
01 unidade: dimensões
de 1,00 x 2,10m.
Material: madeira,
tipo: de abrir
SALA DE
REUNIÃO
ÁREA DE
CONVIVÊNCIA
Alvenaria em tijolos
de oito furos revestida
com argamassa,
pintada na cor branca.
Espessura de 15cm.
Alvenaria em tijolos de
oito furos revestida
com argamassa, pintada
na cor branca.
Espessura de 25cm.
Alvenaria em tijolos
de oito furos revestida
com argamassa,
pintada na cor branca.
Espessura de 15cm.
Alvenaria em tijolos de
oito furos revestida
com argamassa, pintada
na cor branca.
Espessura de 15cm.
Telha de fibrocimento.
Espessura de 6mm
Telha metálica.
Espessura de 6mm
Laje pré-moldada.
Espessura de 15cm.
Sem forro.
04 unidades:
dimensões de 1,00 x
1,50m. Tipo metálica,
ferro com vidro liso.
Janela alta com vidro
fixo.
01 unidade: dimensões
de 0,80 x 2,10m.
Material: madeira,
tipo: de abrir
04 unidade: dimensões
de 3,20 x 2,10.
Material: ferro com
vidro liso, tipo: de
correr.
Portas externas
Não possui.
Não possui.
01 unidade: dimensões
de 3,20 x 2,10.
Material: ferro com
vidro liso, tipo: de
correr.
Piso
Granilite.
Brises fixos,
horizontais metálicos
pintados na cor
amarela.
Brises fixos
horizontais e verticais
de concreto pintados
na cor marfim.
Granilite.
Granilite.
Brises verticais
metálicos pintados na
cor amarela.
Brises fixos
horizontais e verticais
de concreto pintados
na cor branca.
Não possui.
Brises soleils
51
Quanto à caracterização do entorno da edificação observa-se na Figura 15
que, a edificação está próxima da avenida principal do campus que e é asfaltada,
sendo que o canteiro central possui superfície gramada, tendo as palmeiras como
vegetação principal ao longo da avenida.
A superfície de entorno da FAEN não é pavimentada, possui uma faixa de
grama próximo a calçada ao redor do prédio.
Existem algumas árvores no entorno da edificação, porém as árvores
localizadas na calçada da avenida estão em um nível inferior ao nível da edificação
além de estarem muito afastadas da mesma, não proporcionando o sombreamento
necessário na fachada sudoeste.
As árvores localizadas próximas a fachada nordeste proporcionam
sombreamento nas salas de aula no período da manhã, existem ainda árvores ao
longo da fachada sudeste, entre a edificação e o estacionamento, que possui
pavimento alfáltico e está localizado ao lado da área de convivência da edificação.
Nota-se que a fachada noroeste, orientação mais desfavorável em relação à
incidência solar direta, não possui sombreamento por arborização.
FAEN
FIGURA 15 – Entorno da edificação
52
3.2.1. Caracterização da sala de aula
A sala de aula escolhida para a coleta de dados está localizada na extremidade
norte da edificação, a parede externa com orientação nordeste é em alvenaria com
tijolos de 8 furos revestida com argamassa e pintada na cor marfim, com espessura
de 15cm, no entanto, a outra parede externa com orientação noroeste tem espessura
de 25cm, portanto, esta sala de aula está em posição desfavorável em relação à
insolação, conforme mostrado na Figura 16.
FIGURA 16 – Layout da sala de aula
A cobertura é em telha de fibrocimento de 6mm de espessura e o forro é de
gesso acartonado, possui piso em granilite, janelas de ferro com vidro liso e porta de
madeira.
53
O ambiente possui área construída de 52,56m², suas dimensões são de 7,25 x
7,25m, portando possui forma quadrada, com altura de pé-direito igual a 3,60m. As
janelas estão localizadas na fachada nordeste e possuem brises horizontais metálicos
na cor amarela.
A Figura 17 e a Figura 18 apresentam as vistas externa e interna da sala de
aula analisada.
FIGURA 17 – Vista externa da sala de
aula
FIGURA 18 – Vista interna da sala de
aula
3.2.2. Caracterização da sala de reunião
A sala de reunião analisada está localizada na orientação sudoeste da
edificação, conforme mostrado na Figura 19. As paredes internas e externas são em
alvenaria com tijolos de 8 furos revestida com argamassa e pintada na cor branca,
com espessura de 15cm.
A cobertura é em telha de fibrocimento de 6mm de espessura, possui forro em
laje de concreto, piso em granilite, janelas de ferro com vidro liso e porta de madeira.
Possui área construída de 35,65m², com forma retangular suas dimensões são
de 4,85 x 7,35m e altura de pé-direito igual a 3,30m. As janelas estão localizadas na
fachada sudoeste e possuem brises soleils verticais metálicos na cor amarela.
54
FIGURA 19 – Layout da sala de reunião
A Figura 20 e a Figura 21 apresentam as vistas externa e interna da sala de
reunião analisada.
FIGURA 20 – Vista externa da sala de
reunião
FIGURA 21 – Vista interna da sala de
reunião
55
3.2.3. Caracterização da área de convivência
A área de convivência monitorada está localizada na orientação sudeste da
edificação, conforme mostrado na Figura 22. As paredes são em alvenaria com
tijolos de 8 furos revestida com argamassa e pintada na cor branca, sendo as paredes
internas com espessura de 15 cm e as externas com 25 cm. As portas internas e
externas são de ferro com vidro liso e as esquadrias altas são em vidro fixo.
FIGURA 22 – Layout da área de convivência
Este ambiente é aberto na sua extremidade sudeste, possui área construída de
217,47m², com forma retangular suas dimensões são de 12,20 x 14,62m. O teto é
inclinado, sendo a menor altura de pé-direito igual a 5,00 m e a maior de 7,15 m.
A Figura 23 e a Figura 24 apresentam as vistas externa e interna da área de
convivência analisada.
56
FIGURA 23 – Vista externa da área de
convivência
FIGURA 24 – Vista interna da área de
convivência
57
4.
MATERIAIS E MÉTODOS
O objeto de estudo trata-se da Faculdade de Enfermagem – FAEN, neste
capítulo serão apresentados os materiais e métodos utilizados para analisar o
desempenho termo-lumínico da edificação que possui brises soleils como
dispositivos de proteção solar.
4.1.
ESCOLHA DO LOCAL DE PESQUISA
A metodologia aplicada para a realização desta pesquisa caracterizou-se
primeiramente pela escolha da edificação que possuísse brises soleils e que ao
mesmo tempo representasse o partido arquitetônico adotado ultimamente no campus
da UFMT.
Foi realizado o levantamento dos edifícios que possuem brises soleils como
dispositivo de proteção solar dentro do campus. A Figura 25 e a Figura 26
apresentam alguns exemplos de edifícios localizados no campus que possuem estes
dispositivos.
FIGURA 25 – Faculdade de
Computação
FIGURA 26 – Instituto de Ciências
Humanas e Sociais
58
A escolha baseou-se no fato da Faculdade de Enfermagem possuir protetores
solares de tamanhos, formatos e orientação distintos e pela sua representatividade e
repetição da tipologia adotada nas edificações do campus.
Definida a edificação a ser investigada realizaram-se registros iconográficos e
coleta de informações gráficas como plantas, cortes e elevações da edificação e dos
brises soleils.
Levantamentos realizados “in loco” verificaram as áreas, orientação em
relação ao sol e caracterização dos edifícios quanto aos materiais construtivos
empregados na cobertura, paredes, piso e dos brises soleils.
4.2.
CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA INTERNO E
EXTERNO E ANÁLISE DO DESEMPENHO TERMOLUMÍNICO
4.2.1. Procedimentos para coleta de dados
A coleta de dados foi realizada em três ambientes da Faculdade de
Enfermagem, localizada no campus da Universidade Federal de Mato Grosso. Os
ambientes estudados foram: sala de aula, sala de reunião e área de convivência.
Os dados foram coletados de forma direta e simultânea nos três ambientes da
edificação e na área externa, e registrados manualmente a cada hora no período das
07h e 30min às 17h e 30min, horário de funcionamento das atividades na edificação,
em cada período de medição correspondente as três estações do ano analisadas:
verão, outono e inverno.
Os aparelhos eram instalados e aclimatados meia hora antes do início das
medições e desinstalados ao final de cada dia.
A sala de aula e a sala de reunião foram medidas ora climatizadas ora não
climatizadas, conforme o uso dos condicionadores de ar pelos ocupantes. Já a área de
convivência não possui condicionamento artificial de ar.
Foi elaborado o relatório de ocorrências climatológicas, com registros das
ocorrências de precipitações, seus respectivos horários e eventuais fenômenos
meteorológicos que pudessem influenciar no desempenho térmico da edificação.
59
Os ambientes foram monitorados durante 15 dias consecutivos de cada
estação do ano analisada, exceto na estação do verão, onde o período de coleta
totalizou 12 dias em virtude da ocorrência do Concurso Público do Estado no
estabelecimento. Houve coleta de dados no período compreendido entre 23 de
fevereiro a 06 de março (verão), 18 de maio a 01 de junho (outono), 21 de junho a 05
de julho (inverno), do ano de 2010, conforme quadro a seguir.
QUADRO 1 – Período de coletas de dados
Ordem
Estação do ano
Período de coleta
1ª Medição
Verão
23/02/2010 à 06/03/2010
2ª Medição
Outono
18/05/2010 à 01/06/2010
3ª Medição
Inverno
21/06/2010 à 05/07/2010
Para a análise do desempenho térmico foi necessário medir variáveis
climáticas capazes de caracterizar o microclima interno e externo da edificação
estudada, sendo levantados os seguintes parâmetros ambientais: temperatura do ar,
temperatura radiante média, umidade relativa do ar e ventilação.
Foram coletados 11.844 dados para verificar o desempenho térmico,
provenientes de todos os períodos de medição. A cada hora eram coletados 24 dados
nos ambientes internos e na área externa, totalizando 282 registros por dia. Para cada
estação do ano durante os 15 dias de medição realizou-se 4.230 leituras, exceto na
estação do verão que resultou em 3.384 leituras, pois o período de medição foi de 12
dias.
As medições foram realizadas com os seguintes equipamentos: abrigo
termométrico com psicrômetro, termômetro de globo digital, termo-higroanemômetro digital, datalloger termo-higrômetro e luxímetro digital (para verificar o
desempenho lumínico).
60
4.2.2. Equipamentos utilizados na coleta de dados
4.2.2.1. Termômetro de Globo Digital
Para medir as temperaturas internas foram utilizados dois termômetros
digitais de globo modelo TGD-100, COD. 02043 (Figura 29), e um termômetro de
globo modelo TGD-50 (Figura 27 e Figura 28), ambos da marca INSTRUTHERM.
Através destes equipamentos obtiveram-se dados de temperatura de bulbo seco
(TBS), temperatura de bulbo úmido (TBU) e temperatura de globo (TG).
FIGURA 27 – Termômetro de Globo
Digital, modelo TGD-50, da marca
Instrutherm
FIGURA 28 – Receptor digital do
termômetro de globo, tipo PT:100
FIGURA 29 – Termômetro de Globo Digital, modelo TGD-100, da marca
Instrutherm
61
O globo é constituído de uma esfera de cobre com diâmetro de 6" (152,4mm),
com haste central, o bulbo úmido é composto de uma haste com copo de 100ml e
cordão de pano, o bulbo seco possui uma haste para temperatura ambiente. As hastes
tem diâmetro de 4mm x 150mm de comprimento e são construídas em Pt-100 classe
A. O aparelho possui temperatura de operação de 0 a 100 ºC. Tendo em vista as
especificações da norma ISO-7726 (1996), foi definida também a altura para coleta
de dados a partir do termômetro de globo digital à 1,10m.
4.2.2.2. Abrigo Termométrico com Psicrômetro
Para caracterização do microclima próximo às edificações, foi instalado um
psicrômetro protegido por um abrigo termométrico conforme mostra a Figura 30 e a
Figura 31.
O equipamento registra a temperatura do clima externo a cada hora de
medição interna do ambiente analisado. Através da leitura feita neste equipamento
são coletadas informações sobre temperaturas de bulbo seco (TBS) e temperaturas de
bulbo úmido (TBU).
FIGURA 30 – Abrigo termométrico com
psicrômetro
FIGURA 31 – Psicrômetro
62
4.2.2.3. Termo-higro-anemômetro Digital
Este equipamento combina em um só aparelho medições da velocidade do ar
em m/s, Km/h, pés/min, milhas/h e nós, temperatura em °C e °F e umidade relativa
do ar em %. Circuito microprocessado que proporciona leituras de máximo, médio e
mínimo valores, conforme mostra a Figura 32.
FIGURA 32 – Termo-higro-anemômetro digital
4.2.2.4. Termo-higrômetro com Data logger HT-4000
O HT-4000, da marca ICEL, é um termo-higrômetro com data logger que
pode armazenar até 32.000 leituras e tranferí-las através de uma conexão USB,
possui software compatível com Windows 98/2000/XP e Vista. O termo-higrômetro
(Figura 33) mede temperatura do ar, umidade relativa do ar e ponto de orvalho.
FIGURA 33 – Termo-higrômetro com data logger da marca ICEL
63
4.2.2.5. Abrigo para Data logger
Abrigo para o termo-higrômetro com data logger confeccionado com garrafa
pet, revestido com papel aluminizado, conforme Figura 34.
FIGURA 34 – Abrigo para termo-higrõmetro com data logger
4.2.2.6. Luxímetro Digital
Para a realização das medições internas de iluminação utilizou-se o
Luxímetro Digital Portátil, modelo LD-510, marca ICEL conforme Figura 35.
A unidade de medição é em Lux (lúmen/m²) e possui display duplo de cristal
líquido (LCD) de 3 1/2 dígitos, seleção de escala manual (2.000, 20.000 e 50.000
Lux) e precisão de ± 3% da leitura ± 5 dígitos.
FIGURA 35 – Luxímetro Digital Portátil
64
4.2.3. Pontos de coleta de dados
Os pontos de coleta de dados na área externa foram posicionados conforme
Figura 36. Na área externa foram coletados dados de temperatura de bulbo seco
(TBS), temperatura de bulbo úmido (TBU), ventilação e iluminância.
FIGURA 36 – Localização dos ambientes analisados
Foi instalado na área externa à edificação o abrigo termométrico com
psicrômetro de forma a registrar as temperaturas de bulbo seco (TBS) e úmido
(TBU), registrados manualmente em uma planilha, com intervalo de uma hora.
Para coleta de dados de ventilação e iluminância foram utilizados
respectivamente o termo-higro-anemômetro e o luxímetro digital. O quadro 2
apresenta as simbologias dos equipamentos utilizados na pesquisa.
QUADRO 2– Simbologias dos equipamentos utilizados
Simbologia
Descrição
Termômetro de globo
Termo-higro-anemômetro
Termo-higrômetro com data-logger
Abrigo termométrico com psicrômetro
Luxímetro digital
65
Nos ambientes internos a temperatura de bulbo seco, a temperatura de globo e
temperatura de bulbo úmido eram obtidas pelos termômetros de globo e registradas
em planilhas, com intervalo de uma hora.
Ainda nos ambientes internos utilizou-se sensores termo-higrômetros, que
coletavam dados de temperatura do ar, ponto de orvalho e umidade relativa do ar,
estes dados eram armazenados nos próprios data loggers e descarregados ao final de
cada dia de medição, com intervalo de 30 minutos.
Para a coleta de dados de ventilação utilizou-se o termo-higro-anemômetro
digital, foi escolhido um ponto central para medições nos ambientes internos e no
ambiente externo a medições ocorreram próximo ao abrigo termométrico, com
intervalo de uma hora. A Figura 37, a Figura 38 e a Figura 39 apresentam o
posicionamento dos pontos de coleta de dados de cada ambiente estudado.
Legenda
Termômetro de globo
Termo-higro-anemômetro
Termo-higrômetro com data-logger
Abrigo termométrico com psicrômetro
Luxímetro digital
FIGURA 37 – Pontos de medição na sala de aula
66
FIGURA 38 – Pontos de medição na sala de reunião
Legenda
Termômetro de globo
Termo-higro-anemômetro
Termo-higrômetro com data-logger
Abrigo termométrico com psicrômetro
Luxímetro digital
FIGURA 39 – Pontos de medição na área de convivência
67
4.2.4. Tratamento dos dados
4.2.4.1. Caracterização do microclima externo e interno do período de estudo
Os fatores climáticos locais que interferem no microclima são a topografia, a
vegetação e a superfície do solo natural ou contruído. Fatores estes que compõem o
entorno da edificação e influenciam diretamente no seu comportamento térmico,
caracterizando o microclima próximo e no interior da edificação.
Para avaliar o desempenho térmico de uma edificação é necessário
caracterizar as condições climáticas locais. Sendo assim, será apresentada neste
trabalho a interação dos ambientes internos da Faculdade de Enfermagem com o
meio externo.
Foram considerados os dados climáticos externos registrados a nível local,
através de um abrigo termométrico com psicrômetro instalado próximo à edificação.
Primeiramente foram avaliados dados horários de temperaturas externa e
interna medidas com o psicrômetro e com os termômetros de globo, respectivamente,
e da umidade relativa do ar interna (UR) obtida de forma direta com data logger
termo-higrômetro. A temperatura radiante média foi obtida indiretamente através de
dados de temperatura de globo (TG) e temperatura de bulbo seco (TBS), utilizando o
cálculo da temperatura radiante média (TRM) de convecção natural (ISO 7726,
1996), conforme a Equação 1.
TRM= [(TG + 273)4 + 0,4 * 108 |TG - TBS|¼ * (TG-TBS)]¼ - 273
(Eq. 1)
Os dados foram apresentados através das médias, máxima, mínima e desvio
padrão por estação do ano.
Para caracterização do comportamento entre o ambiente externo e interno,
foram comparados os valores de TBS externa e interna, TRM interna (temperatura
radiante média interna) e UR interna para cada ambiente analisado da edificação.
A análise foi feita através de gráficos das condições térmicas que estão
submetidos os usuários em cada estação do ano analisada.
A fim de avaliar as condições de ventilação natural disponível no local, em
cada uma das estações do ano, foram coletados dados de ventilação utilizando o
68
termo-higro-anemômetro em um ponto interno central de cada ambiente e um ponto
externo à edificação.
Por meio de gráficos da ventilação interna e externa verificou-se o
aproveitamento da ventilação natural nos ambientes, que segundo Givoni (1992),
para níveis aceitáveis de conforto deve ser maior ou igual a 2,0 m/s quando a
temperatura atingir até 32ºC.
A partir da caracterização destas variáveis torna possível a verificação do
comportamento térmico da edificação nos períodos de coleta dentro do clima local.
4.2.4.2. Análise estatística dos dados de temperatura do ar
Para qualquer estudo científico o conhecimento sobre a análise de variância
se torna indispensável, pois é uma ferramenta que pode fornecer uma visão da
natureza das variações nos eventos naturais.
A análise de variância permite verificar se várias amostras possuem mesma
média, entretanto, quando detectar médias diferentes pode-se utilizar o Teste de
Tukey para separá-las em grupos de médias homogêneas, ou seja, médias iguais
estatisticamente. Para melhor precisão o teste exige que todas as médias possuam o
mesmo número de repetições.
O teste de Tukey é um dos testes de comparação de médias mais utilizados,
pois permite a comparação de todos os pares de médias entre si e testa as
significâncias das diferenças entre elas.
A avaliação estatística foi feita pelo programa SPSS 13.0 (Statistical Package
for the Social Sciences) com dados de temperaturas de bulbo seco (temperatura do
ar) dos ambientes estudados nas três estações do ano analisadas.
4.2.4.3. Avaliação dos brises soleils
A avaliação dos brises soleils foi realizada através do programa ANALYSIS
SOL-AR 6.2, desenvolvido pelo LABEEE – Laboratório de Eficiência Energética em
Edificações da Universidade Federal de Santa Catarina, que permite a obtenção da
carta solar da latitude especificada. O programa auxilia no projeto de proteções
solares por meio da visualização gráfica dos ângulos de projeção desejados sobre
transferidor de ângulos, que pode ser plotado para qualquer ângulo de orientação.
69
Foram analisados os brises soleils da sala de aula e da sala de reunião,
utilizou-se a latitude de Cuiabá de 15° 35’ sul.
A sala de aula, com ângulo de orientação de 45°, possui dois tipos de brises
soleils fixos: o primeiro de concreto do tipo misto (vertical e horizontal) formado
pela própria estrutura da edificação e outro formado por placas horizontais metálicas.
A sala de aula possui quatro janelas que foram analisadas separadamente, a fim de
verificar o sombreamento proporcionado pelos brises soleils em cada uma das
janelas. A Figura 40 mostra o detalhe dos brises soleils da sala de aula.
FIGURA 40 – Brises soleils da sala de aula
70
O brise soleil horizontal de concreto possui ângulo α igual a 70°.
A sombra proporcionada pelo brise soleil vertical de concreto na janela 1 (J1)
da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2 são apresentados na Figura 41.
FIGURA 41 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2
A Figura 42 mostra o sombreamento proporcionado pelo brise soleil vertical
de concreto na janela 2 (J2) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2.
FIGURA 42 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2
71
A Figura 43 mostra o sombreamento proporcionado pelo brise soleil vertical
de concreto na janela 3 (J3) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2.
FIGURA 43 – Sombra proporcionada pelo brise soleil e ângulos β1 e β2
A Figura 44 mostra o sombreamento proporcionado pelo brise soleil vertical
de concreto na janela 4 (J4) da sala de aula com os valores dos ângulos β1 e β2.
FIGURA 44 – Sombra proporcionada pelo brise soleil com ângulos β1 e β2
72
A sala de reunião, com ângulo de orientação de 225°, possui dois tipos de
brises fixos: o primeiro de concreto do tipo misto (vertical e horizontal) formado pela
própria estrutura da edificação e outro formado por placas verticais metálicas.
A sala de reunião possui quatro janelas, a fim de verificar o sombreamento
proporcionado pelos brises soleils em cada uma delas foram analisadas
separadamente, porém a janela 1 (J1) e janela 3 (J3) são iguais, ou seja, possuem os
mesmos valores dos ângulos de sombra, assim como a janela 2 (J2) e janela 4 (J4)
possuem os mesmos ângulos entre si. A Figura 45 mostra o detalhe dos brises soleils
da sala de reunião.
FIGURA 45 – Brises soleils da sala de reunião
73
O brise soleil horizontal de concreto possui ângulo α igual a 24°.
A sombra proporcionada pelos brises soleils da sala de reunião com os
valores dos ângulos de sombra são apresentados na Figura 46, observa-se que entre o
ângulo de sombra β1 (34°) e o ângulo β2 (15°) existe um trecho vulnerável com
ângulo de 16° onde a radiação solar não é barrada pelo brise.
FIGURA 46 – Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos
FIGURA 47 – Sombra proporcionada pelo brise soleil vertical e ângulos
74
A Figura 47 mostra os valores dos ângulos de sombreamento β1 (13°), β2
(37°), β3 (13°) e os ângulos onde há entrada de radiação solar direta, ângulo de 2° e
ângulo de 8°.
Outro fator que influencia na eficiência dos dispositivos de sombreamento é a
cor e o material. Os brises soleils de ambos ambientes analisados são metálicos
pintados na cor amarela.
4.2.4.4. Avaliação do desempenho térmico
A avaliação do desempenho térmico da edificação tem o objetivo de
quantificar as horas de conforto e desconforto que os ambientes analisados estiveram
expostos, sugerindo as estratégias bioclimáticas necessárias para alcançar a condição
de conforto térmico nos períodos analisados.
O método de avaliação do desempenho térmico da edificação é feito através
da verificação do cumprimento dos limites estabelecidos para as características
térmicas dos ambientes internos em relação ao externo. Estas características serão
representadas pela quantidade de horas de conforto e desconforto nos ambientes (sala
de aula, sala de reunião e área de convivência), utilizando dados de TBS e UR
levantados no período diurno, em cada medição.
Utilizou-se a zona de conforto de Givoni (1992) para países em
desenvolvimento com clima quente. Para a definição dos limites dos parâmetros
térmicos dos ambientes analisados, que estabelece a variação de temperatura no
verão de 25°C a 29°C, e em umidade alta de 25°C a 26°C, podendo chegar a 32°C
com ventilação de 2,0 m/s; e no inverno, os limites são de 18°C a 25°C; com relação
a umidade, os limites são de 4,0 g/kg a 17,0 g/kg e 80% de umidade relativa.
Para plotagem dos dados na carta psicrométrica foi utilizado o programa
ANALYSIS BIO 2.1, desenvolvido pelo LABEEE – Laboratório de Eficiência
Energética em Edificações da Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC .
O programa possibilitou a verificação dos pontos inseridos dentro da zona de
conforto, e ainda resultou os relatórios de saídas das cartas psicrométricas para a
qualificação dos dados de forma a identificar as horas em conforto e desconforto,
assim como as estratégias bioclimáticas requeridas para alcançar a condição de
conforto térmico.
75
4.2.4.5. Avaliação do desempenho lumínico
Para verificar se a iluminação disponível nos ambientes encontra-se dentro do
limites da NBR-5413 (1992) que estabelece valores de 300 Lux para sala de aula,
200 lux para sala de reunião e 150 Lux para área de convivência (saguão) foram
coletados dados horários de iluminância nas três estações do ano analisadas, em
pontos internos e em um ponto externo à edificação.
Foram coletados no total 13.860 dados de iluminância, sendo 330 dados
diários e 4.950 dados por estação do ano, exceto no verão que registrou 3.960 dados,
pois o período de medição foi de 12 dias, enquanto que no outono e inverno foi de 15
dias cada.
Na sala de aula e sala de reunião foram escolhidos nove pontos distribuídos
em uma malha para coletar dados de iluminância, na área de convivência foram
escolhidos 12 pontos. Já no ambiente externo foi escolhido um ponto próximo ao
abrigo termométrico para medição da iluminância externa.
As medições foram feitas com intervalos de uma hora utilizando o luxímetro
digital, sendo que na sala de aula e na sala de reunião mediu-se primeiramente a
iluminação natural do ambiente e posteriormente mediu-se a iluminação artificial
somada à natural. O posicionamento dos pontos coletados pode ser visto na Figura
37, na Figura 38 e na Figura 39, apresentadas anteriormente.
Os dados foram apresentados através de médias horárias por estação em cada
um dos ambientes analisados, sendo feito posteriormente a análise através de
gráficos demonstrativos da disponibilidade de luz nos ambientes.
No dia 05 de fevereiro de 2010, no período noturno foi realizada a medição
da iluminação artificial sem a contribuição da natural, com base na NBR-5382
(1985) para verificação da iluminância de interiores de áreas retangulares nos
ambientes estudados.
O método utilizado resultou em valores de iluminância média com no
máximo 10% de erro sobre os valores que seriam obtidos pela divisão da área total
em áreas de (50 x 50) cm, fazendo-se uma medição em cada área e calculando-se a
média aritmética (NBR-5382, 1985). Para o cálculo da iluminância média de cada
ambiente utilizou-se a Equação 3.
76
Iluminância Média = R (N -1) (M-1) Q (N-1) T (M-1) P
NM
(Eq. 3)
Onde:
R – Média aritmética de R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 e R8;
Q – Média aritmética de Q1, Q2, Q3 e Q4;
T – Média aritmética de T1, T2, T3 e T4;
P – Média aritmética de P1 e P2;
N – Número de luminárias por fila;
M – Número de filas.
O sistema de iluminação da sala de aula é composto por dezesseis lâmpadas
fluorescentes T8 de 32W da marca Sylvania – Branco Confort, oito luminárias de
sobrepor com refletor de alumínio alto brilho, com aletas da marca Lumavi e reatores
eletrônicos com alto fator de potência da marca Tecnolight. A Figura 48 apresenta a
localização das luminárias e os pontos de medição na sala de aula.
FIGURA 48 – Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de aula no período
noturno
77
O sistema de iluminação da sala de reunião é composto por oito lâmpadas
fluorescentes T8 de 32W da marca Sylvania – Branco Confort, quatro luminárias de
sobrepor com refletor de alumínio alto brilho, com aletas da marca Lumavi e reatores
eletrônicos com alto fator de potência da marca Tecnolight.
A Figura 49 apresenta a localização das luminárias e os pontos de medição na
sala de reunião.
FIGURA 49 – Pontos de coleta de dados de iluminância na sala de reunião no
período noturno
O sistema de iluminação da área de convivência é composto por dezoito
lâmpadas fluorescentes T8 de 32W da marca Sylvania – Branco Confort , nove
luminárias de sobrepor com refletor de alumínio alto brilho, com aletas da marca
Lumavi e reatores eletrônicos com alto fator de potência da marca Tecnolight.
A Figura 50 apresenta a localização das luminárias e os pontos de medição na
área de convivência.
78
FIGURA 50 – Pontos de coleta de dados de iluminância na área de convivência no
período noturno
Os sistemas de iluminação dos ambientes analisados são compostos de
lâmpadas fluorescentes, luminárias com refletor de alumínio de alto brilho e reatores
eletrônicos de alto fator de potência, ou seja, equipamentos mais econômicos e
eficientes que favorecem a conservação de energia elétrica.
79
5.
APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
5.1.
CARACTERIZAÇÃO DO MICROCLIMA EXTERNO E
INTERNO DO PERÍODO EM ESTUDO
Neste item serão analisados os resultados obtidos nos períodos de coletas de
dados, caracterizando o microclima externo e o microclima interno da Faculdade de
Enfermagem – FAEN.
Os dados coletados nos ambientes estudados serão apresentados em uma
tabela geral com os três períodos de medição. Posteriormente os dados de cada
período de coleta serão apresentados em gráficos.
Serão analisados dados de temperaturas, umidade relativa do ar e velocidade
do ar.
5.1.1. Dados de temperatura e umidade relativa do ar
5.1.1.1. Sala de aula
Durante todo o período de coleta a média global de temperatura de bulbo seco
interna (TBS interna) foi de 27,3±2,1 e a TBS externa de 29,9±1,8, ou seja, o
ambiente interno apresenta-se mais confortável que o externo quanto à temperatura
do ar. A temperatura radiante média (TRM) apresentou média global de 27,8±1,9,
valor muito próximo da TBS interna.
A TBS interna máxima registrada nas três estações analisadas com ambiente
sem condicionamento artificial de ar foi de 34,20°C (verão), enquanto que a mínima
registrada foi de 19,7 °C (outono). A TRM máxima registrada foi de 34,6 °C e a
TRM mínima registrada foi de 20,2 °C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 27,9 °C (inverno), e a mínima de 18,7 °C (verão), vale ressaltar que o aparelho de
ar condicionado estava sempre programado para 25,0 °C. A TRM máxima registrada
80
com o ambiente climatizado artificialmente foi de 30,1 °C e a TRM mínima foi de
20,5 °C.
A umidade relativa do ar média, durante todo o experimento, foi de 61,6±8,4
com a máxima de 84,3% no período do verão a mínima de 36,7% no período do
inverno, com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de
ar condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 76,2%
(verão) e a mínima de 38,0% (inverno).
O comportamento da UR foi descendente, registrando-se os maiores índices
nos primeiros horários do dia, em função da alta umidade do período noturno
A Tabela 2 apresenta as médias estacionais e as médias globais das
temperaturas e umidade relativa do ar na sala de aula.
TABELA 2 – Intervalo de confiança da média estacional das temperaturas e
umidade relativa do ar na sala de aula
ESTAÇAO
DO ANO
Verão
TBS interno
(°C)
TBS externo
(°C)
UR
(%)
TRM interno
(°C)
29,5±1,3
30,4±2,1
69,8±2,2
29,8±1,2
25,3±0,8
27,9±3,3
62,1±5,6
26,0±1,1
Período de coleta
(21/06/10 à 05/07/10
27,0±1,0
31,5±4,2
53,0±6,9
27,7±1,4
Média Global
27,3±2,1
29,9±1,8
61,6±8,4
27,8±1,9
Período de coleta
(23/02/10 à 06/03/10
Outono
Período de coleta
(18/05/10 à 01/06/10
Inverno
Comparando as temperaturas externas com as internas, observa-se que em
todos os períodos estudados a temperatura do ar externa é superior a temperatura do
ar interna, demonstrando que a sala de aula oferece conforto aos usuários quando
comparada com o ambiente externo.
A TBS interna e TRM interna apresentam-se mais elevadas no período de
coleta referente à estação do verão, com médias de 29,5±1,3 e 29,8±1,2,
respectivamente.
No período do verão obteve-se a maior média de umidade relativa do ar, com
valor de 69,8±2,2.
81
No período de medição correspondente ao outono a sala de aula apresenta-se
mais confortável, comparando-a com a sala de reunião e com a área de convivência.
Sua média de TBS foi de 25,3±0,8 °C, enquanto que a sala de reunião, a área de
convivência e a área externa apresentaram médias de TBS de 25,7±0,3 °C, 27,2±2,7
°C e 27,9±3,3 °C, respectivamente.
No período da manhã a fachada nordeste da sala de aula é sombreada pelas
árvores presentes próximas da edificação, amenizando a incidência solar direta,
porém prejudicando a iluminação natural no interior do ambiente, conforme Figura
51 e Figura 52.
FIGURA 51– Sombra na
fachada nordeste da sala de aula causada
pela arborização
FIGURA 52– Interior da sala de
aula iluminada naturalmente no período
matutino
a) Verão – Período de coleta (18/02/10 à 06/03/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do verão, a média
de TBS interna foi de 29,5±1,3 °C e a externa de 30,4±2,1 °C, o que demonstra que a
sala de aula apresenta-se mais confortável que o ambiente externo quanto à
temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de aula
apresentou média de 29,8±1,2 °C, valor próximo ao TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período com ambiente sem
condicionamento artificial de ar foi de 34,2 °C, enquanto que a mínima registrada foi
de 27,3 °C. A TRM máxima registrada foi de 34,6 °C e a TRM mínima registrada foi
de 26,7 °C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 26,3 °C, e a mínima de 18,7 °C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado
82
estava sempre programado para 25,0 °C. A TRM máxima registrada com o ambiente
climatizado artificialmente foi de 26,9 °C e a TRM mínima foi de 21,4 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada neste período foi de 36,5 °C,
enquanto que a mínima registrada foi de 24°C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 69,8±2,2%,
com a máxima de 84,3% e a mínima de 53,0%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a
umidade relativa de ar apresentou a máxima de 76,2% e a mínima de 51,1%.
Serão apresentadas na Figura 53 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da sala de aula e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
UR (%)
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
interna), para o período de medições correspondente à estação do verão.
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 53 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de
aula no período de coleta de dados correspondente a estação do verão
Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são muito próximas das
médias de TBS interna e TBS externa. A UR apresenta pouca variação ao longo do
dia.
83
Quanto às ocorrências climáticas registradas no período de 12 dias de coleta
de dados referentes à estação do verão, observa-se que houve precipitações em sete
dias. Neste período os dias apresentaram-se nublados ou parcialmente nublados na
maioria das horas do dia. Porém houve dias com céu limpo e sol intenso.
b) Outono – Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10)
Ao contrário da estação do verão observa-se que dentre os ambientes
monitorados da edificação a sala de aula apresenta-se como o ambiente mais
confortável comparando-a com a sala de reunião e com a área de convivência.
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do outono, a média
de TBS interna foi de 25,3±0,8 °C e a externa de 27,9±3,3 °C, o que demonstra que a
sala de aula se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à
temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de aula
apresentou média de 26,0±1,1 °C, valor próximo a TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período com ambiente sem
condicionamento artificial de ar foi de 30,1 °C, enquanto que a mínima registrada foi
de 19,7 °C. A TRM máxima registrada foi de 30,6 °C e a TRM mínima registrada foi
de 20,2 °C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 27,3 °C, e a mínima de 22,0 °C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado
estava sempre programado para 25,0 °C. A TRM máxima registrada com o ambiente
climatizado artificialmente foi de 30,1 °C e a TRM mínima foi de 20,5 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 37,0°C, enquanto que a
mínima registrada foi de 17,0 °C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 62,1±5,6%,
com a máxima de 79,2% e a mínima de 48,2%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a
umidade relativa de ar apresentou a máxima de 69,3% e a mínima de 44,0%.
Serão apresentadas na Figura 54 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da sala de aula e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
interna), para o período de medições correspondente à estação do outono.
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
07:30
TEMPERATURAS (°C)
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
UR (%)
84
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 54 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de
aula no período de coleta de dados correspondente a estação do outono
Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são semelhantes às
médias de TBS interna ao longo do dia.
A partir das 10h e 30min até as 16h e 30min percebe-se a diferença entre
TRM interna e a TBS interna que ocorre devido à maior intensidade da radiação
incidente neste período, desta forma a cobertura absorve parte desta radiação
elevando sua temperatura a um valor maior que os valores encontrados na
temperatura do ar. A cobertura passa a irradiar calor para os demais corpos da
edificação, por isso a TRM interna é maior do que a TBS interna.
Porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna
em todas as horas do dia, exceto nas duas primeiras horas de medição.
Quanto às ocorrências climáticas, observou-se no período de 15 dias de coleta
de dados referentes a estação do outono não houve precipitações. Os dias
apresentaram-se com céu claro ou com poucas nuvens na maioria das horas do dia.
Porém houve dias nublados ou parcialmente nublados devido à chegada de uma
frente fria, que ocasionou queda de temperatura no dias 18, 19, 31 de maio e 01 de
junho. Nos outros dias registraram-se baixas temperaturas apenas nas primeiras horas
da manhã.
85
c) Inverno – Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do inverno, a média
de TBS interna foi de 27,0±1,0 °C e a externa de 31,5±4,2 °C, o que demonstra que a
sala de aula se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à
temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de aula
apresentou média de 27,7±1,4 °C, valor próximo ao TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período com ambiente sem
condicionamento artificial de ar foi de 30,9 °C, enquanto que a mínima registrada foi
de 21,9 °C. A TRM máxima registrada foi de 31,5 °C e a TRM mínima registrada foi
de 22,9 °C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 27,9 °C, e a mínima de 21,1 °C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado
estava sempre programado para 18,0 °C neste período de coleta. A TRM máxima
registrada com o ambiente climatizado artificialmente foi de 28,0 °C e a TRM
mínima foi de 23,5 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 38,0 °C, enquanto que a
mínima registrada foi de 18,0°C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 53,0±6,9%,
com a máxima de 80,2% e a mínima de 36,7%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a
umidade relativa de ar apresentou a máxima de 54,8% e a mínima de 38,0%.
Serão apresentadas na Figura 55 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da sala de aula e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante média interna) e UR (umidade relativa do
ar interna), para o período de medições correspondente à estação do inverno.
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
86
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 55 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de
aula no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno
Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são maiores que as
médias de TBS interna, apenas nas três primeiras horas de medição verifica-se que as
médias de temperaturas possuem valores muito próximos.
Essa diferença entre TRM e a TBS ocorre devido à maior intensidade da
radiação incidente no período das 10h e 30min ás 16h e 30min. A cobertura absorve
parte desta radiação elevando sua temperatura a um valor maior que os valores
encontrados na temperatura do ar. A cobertura passa a irradiar calor para os demais
corpos da edificação, por isso a TRM é maior do que a TBS, à medida que reduz-se a
incidência solar reduz-se a diferença encontrada entre a temperatura radiante média
e a temperatura do ar.
Porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS interna
em todas as horas do dia, exceto na primeira hora de medição.
Neste período de 15 dias de coleta de dados referentes à estação do inverno
não houve precipitações, pelo contrário, registrou-se os menores valores de umidade
relativa do ar devido a estiagem. A maioria das horas do dia apresentou-se com céu
limpo ou com poucas nuvens, apenas no dia 29 de junho registrou-se céu nublado,
devido à queda de temperatura com média diária de 22,4 °C.
87
5.1.1.2. Sala de reunião
Observa-se na Tabela 3 que para os períodos de coletas de dados das três
estações do ano a média global de TBS interna foi de 26,3±1,1 e a externa de
29,9±1,8, ou seja, o ambiente interno apresenta-se mais confortável que o externo
quanto a temperatura do ar. A TRM apresentou média global de 26,7±1,1, valor
muito próximo da TBS interna.
A TBS interna máxima registrada em todos os períodos com ambiente sem
condicionamento artificial de ar foi de 31,2 °C (verão), enquanto que a mínima
registrada foi de 21,1 °C (outono). A TRM máxima registrada foi de 30,5 °C
(outono) e a TRM mínima registrada foi de 22,2 °C (outono).
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 30,2 °C (verão), e a mínima de 14,4 °C (inverno). A TRM máxima registrada com
o ambiente climatizado artificialmente foi de 28,9 °C (inverno) e a TRM mínima foi
de 17,0 °C (inverno).
A umidade relativa do ar apresentou uma média global de 62,80±6,1 com a
máxima de 78,6 % no período do verão a mínima de 38,7 % no período do outono,
com o ambiente sem condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar
condicionado ligado a umidade relativa de ar apresentou a máxima de 78,7 % (verão)
e a mínima de 43,7% (inverno).
O comportamento da UR foi descendente, registrando-se os maiores índices
nos primeiros horários do dia, em função da alta umidade do período noturno
TABELA 3 – Intervalo de confiança da média estacional das temperaturas e
umidade relativa do ar na sala de reunião
ESTAÇAO
DO ANO
Verão
TBS interno
(°C)
TBS externo
(°C)
UR
(%)
TRM interno
(°C)
27,6±0,6
30,4±2,1
69,0±2,1
28,0±0,6
25,7±0,4
27,9±3,3
62,6±1,7
26,1±0,5
Período de coleta
(21/06/10 à 05/07/10
25,6±0,5
31,5±4,2
56,9±2,6
26,0±0,4
Média Global
26,3±1,1
29,9±1,8
62,8±6,1
26,7±1,1
Período de coleta
(23/02/10 à 06/03/10
Outono
Período de coleta
(18/05/10 à 01/06/10
Inverno
88
Comparando as temperaturas externas com as internas, observa-se que em
todos os períodos estudados a temperatura do ar externa é superior a temperatura do
ar interna, demonstrando que a sala de reunião oferece conforto aos usuários quando
comparada com o ambiente externo.
A TBS interna e TRM interna apresentam-se mais elevadas no período de
coleta referente à estação do verão, com médias de 27,6±0,6 e 28,0±0,6,
respectivamente.
No período do verão obteve-se a maior média de umidade relativa do ar, com
valor de 69,0±2,1.
Verificou-se que dentre os ambientes monitorados da edificação a sala de
reunião apresenta-se como o ambiente mais confortável no período do verão e
inverno, comparando-a com a sala de aula e com a área de convivência. Isso se deve
não somente pela sua orientação sudoeste, mas também devido aos materiais
empregados no ambiente.
A sala de reunião possui forro em laje de concreto e cobertura em telha de
fibrocimento, ou seja, o material do teto possui maior inércia térmica comparado
com os materiais do teto dos outros ambientes analisados.
Assim, a sala de aula, que possui forro de gesso acartonado e cobertura em
telha de fibrocimento e a área de convivência que não possui forro e sua cobertura é
em telha metálica possuem os elementos do teto mais leves, isto é, com menor
inércia térmica.
No verão a sala de reunião apresentou uma média de TBS de 27,6±0,6 °C,
enquanto que a sala de aula, a área de convivência e a área externa apresentaram
médias de TBS de 29,5±1,2 °C, 30,8±1,7 °C e 30,74±2,1 °C, respectivamente.
No inverno a sala de reunião obteve uma média de TBS de 25,6±0,5 °C,
enquanto que a sala de aula, a área de convivência e a área externa apresentaram
médias de TBS de 27,0±1,0 °C, 30,6±3,4 °C e 31,5±4,2 °C, respectivamente.
a) Verão – Período de coleta (18/02/10 à 06/03/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do verão, a média
de TBS interna foi de 27,6±0,6 °C e a externa de 30,4±2,1 °C, o que demonstra que a
sala de reunião se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à
89
temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior da sala de
reunião apresentou média global de 28,0±0,6 °C, valor próximo ao TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período com aparelho de ar
condicionado desligado foi de 31,2 °C, enquanto que a mínima registrada foi de 26,6
°C. A TRM máxima registrada foi de 29,7 °C e a TRM mínima registrada foi de 26,3
°C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 30,2 °C, e a mínima de 20,0 °C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado
estava sempre programado para 23,0 °C. A TRM máxima registrada com o ambiente
climatizado artificialmente foi de 27,6 °C e a TRM mínima foi de 23,0 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 36,5 °C, enquanto que a
mínima registrada foi de 24,0°C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 69,0±2,1%,
com a máxima de 78,6% e a mínima de 59,6%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a
umidade relativa apresentou a máxima de 78,7% e a mínima de 49,6%.
A Figura 56 apresenta as médias horárias de TBS interna e externa, a TRM e
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
UR, para o período de medições correspondente à estação do verão.
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 56 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de
reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do verão
90
Observa-se no gráfico que as médias de TRM são muito próximas das médias
de TBS interna, porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS
interna na maioria das horas do dia, exceto na primeira hora de medição. Essa
diferença de temperatura ocorre devido à maior inércia térmica proporcionada pela
laje de forro, que dificulta a entrada de calor pela cobertura do ambiente.
b) Outono – Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do outono, a média
global de TBS interna foi de 25,7±0,4 °C e a externa de 27,9±3,3 °C, o que
demonstra que a sala de reunião se apresenta mais confortável que o ambiente
externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior
da sala de reunião apresentou média global de 26,1±0,5 °C, valor próximo ao TBS
interna.
A TBS interna máxima registrada neste período com aparelho de ar
condicionado desligado foi de 28,9°C, enquanto que a mínima registrada foi de
21,1°C. A TRM máxima registrada foi de 30,5°C e a TRM mínima registrada foi de
22,2 °C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 28,7 °C, e a mínima de 18,0 °C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado
estava sempre programado para 23,0 °C. A TRM máxima registrada com o ambiente
climatizado artificialmente foi de 28,3 °C e a TRM mínima foi de 20,8 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 37,0 °C, enquanto que a
mínima registrada foi de 27,0 °C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 62,6±1,7%,
com a máxima de 70,9% e a mínima de 38,7%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a
umidade relativa apresentou a máxima de 68,9% e a mínima de 55,6%.
A Figura 57 apresenta as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da sala de reunião e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
interna), para o período de medições correspondente à estação do outono.
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
91
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 57 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de
reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do outono
Observa-se no gráfico que as médias de TRM são muito próximas das médias
de TBS interna, porém as médias de TBS externa são maiores que as médias de TBS
interna na maioria das horas do dia, exceto nas duas primeiras horas de medição.
Essa diferença de temperatura ocorre devido à maior inércia térmica proporcionada
pela laje de forro, que dificulta a entrada de calor pela cobertura do ambiente.
Percebe-se ainda que, as médias de UR apresentam baixa variação ao longo
do dia.
c) Inverno – Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do inverno, a média
global de TBS interna foi de 25,6±0,5 °C e a externa de 31,5±4,2 °C, o que
demonstra que a sala de reunião se apresenta mais confortável que o ambiente
externo quanto à temperatura do ar. A TRM (temperatura radiante média) no interior
da sala de reunião apresentou média global de 26,0±0,4 °C, valor próximo ao TBS
interna.
A TBS interna máxima registrada neste período com aparelho de ar
condicionado desligado foi de 28,6°C, enquanto que a mínima registrada foi de 22,7
92
°C. A TRM máxima registrada foi de 29,05°C e a TRM mínima registrada foi de
23,6 °C.
Porém a TBS máxima registrada no ambiente climatizado artificialmente foi
de 28,3 °C, e a mínima de 14,4 °C, vale ressaltar que o aparelho de ar condicionado
estava sempre programado para 23,0 °C. A TRM máxima registrada com o ambiente
climatizado artificialmente foi de 28,9 °C e a TRM mínima foi de 17,3 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 38,0 °C, enquanto que a
mínima registrada foi de 18,0 °C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 56,9±2,6%,
com a máxima de 69,0% e a mínima de 45,1%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar. Já com o aparelho de ar condicionado ligado a
umidade relativa apresentou a máxima de 71,1% e a mínima de 43,7%.
Serão apresentadas na Figura 58 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da sala de reunião e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
interna), para o período de medições correspondente à estação do inverno.
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 58 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na sala de
reunião no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno
93
Observa-se no gráfico que as médias de TRM interna são muito próximas das
médias de TBS interna, porém as médias de TBS externa são maiores que as médias
de TBS interna na maioria das horas do dia, exceto na primeira hora de medição.
Essa diferença de temperatura ocorre devido à maior inércia térmica proporcionada
pela laje de forro, que dificulta a entrada de calor pela cobertura do ambiente.
5.1.1.3. Área de convivência
Observa-se que para os períodos de coletas de dados de todas as medições a
média global de TBS interna foi de 29,5±2,0 e a externa de 29,9±1,8, ou seja, o
ambiente interno apresenta-se pouco mais confortável que o externo quanto à
temperatura do ar, porém com valores muito próximos. A TRM apresentou média
global de 31,3±2,0.
A TBS interna máxima registrada em todos os períodos de coleta de dados foi
de 36,2 °C (verão), enquanto que a mínima registrada foi de 16,8 °C (outono). A
TRM máxima registrada foi de 43,9 °C (inverno) e a TRM mínima registrada foi de
18,3 °C (outono).
A umidade relativa do ar apresentou uma média global de 56,8±11,9 com a
máxima de 94,4% no período do outono e a mínima de 22,8% no período do inverno.
O comportamento da UR foi descendente, registrando-se os maiores índices nos
primeiros horários do dia, em função da alta umidade do período noturno
TABELA 4– Intervalo de confiança da média estacional das temperaturas e umidade
relativa do ar na área de convivência
ESTAÇÃO DO
ANO
Verão
TBS interno
(°C)
TBS externo
(°C)
UR
(%)
TRM interno
(°C)
30,8±1,7
30,4±2,1
67,5±5,8
32,6±1,8
27,2±2,7
27,9±3,3
59,0±9,6
29,0±2,5
Período de coleta
(21/06/10 à 05/07/10
30,6±3,4
31,5±4,2
43,9±12,3
32,3±3,4
Média Global
29,5±2,0
29,9±1,8
56,8±11,9
31,3±2,0
Período de coleta
(23/02/10 à 06/03/10
Outono
Período de coleta
(18/05/10 à 01/06/10
Inverno
94
Comparando as médias de temperaturas externas com as internas, observa-se
que, em todos os períodos estudados a TBS externa é superior a TBS interna, porém
os valores são próximos, sendo que no verão ocorre o contrário, a média de TBS
interna é maior que a média de TBS externa, demonstrando que a área de
convivência não oferece conforto aos usuários quando comparada com o ambiente
externo.
A TBS interna e TRM interna apresentam-se mais elevadas no período de
coleta referente à estação do verão, com médias de 30,8±1,7 e 32,6±1,8,
respectivamente.
No período do verão obteve-se a maior média de umidade relativa do ar, com
valor de 67,5±5,8.
A área de convivência que apesar de estar localizada na fachada sudeste,
orientação favorável em relação ao sol, e possuir altura de pé direito significativo,
apresenta muitas vezes valores de temperatura do ar superiores as da área externa.
Isto ocorre devido à baixa inércia térmica proporcionada pela cobertura em
telha metálica, a ausência de forro e principalmente pelo fato das esquadrias altas
com vidro fixo transparente estarem desprotegidas da incidência solar direta.
Conseqüentemente ocorre o chamado efeito estufa, e o superaquecimento do
ambiente desfavorece o uso do espaço de convívio pelos usuários.
a) Verão – Período de coleta (18/02/10 à 06/03/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do verão, a média
global de TBS interna foi de 30,8±1,7 °C e a externa de 30,4±2,1 °C, o que
demonstra que a área de convivência se apresenta menos confortável que o ambiente
externo quanto à temperatura do ar na maioria das horas, apesar da proximidade das
médias. Em alguns períodos do dia foram registrados valores maiores de TBS interna
que TBS externa. A TRM (temperatura radiante média) no interior da área de
convivência apresentou média global de 32,6±1,8 °C, valor próximo ao TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período foi de 36,2 °C, enquanto que
a mínima registrada foi de 24,0 °C. A TRM máxima registrada foi de 38,8 °C e a
TRM mínima registrada foi de 24,8 °C.
95
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 36,5°C, enquanto que a
mínima registrada foi de 24,0 °C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 67,5±5,8%,
com a máxima de 90,8% e a mínima de 44,2%, com o ambiente sem
condicionamento artificial de ar.
Serão apresentadas na Figura 59 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da área de convivência e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
interna), para o período de medições correspondente à estação do verão.
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 59 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de
convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do verão
Observa-se que os valores das médias de TBS interna são maiores que as de
TBS externa nas primeiras horas de medição, somente após as 12h e 30min estas
temperaturas se igualam. Desta forma percebe-se que o ambiente não oferece
conforto térmico aos usuários. A UR tem comportamento descendente ao longo do
dia, com maiores índices nas primeiras horas da manhã.
Percebe-se ainda que, as médias de TRM interna são maiores que as médias
de TBS interna e externa em todas as horas de medição, isso ocorre devido à
cobertura metálica, que devido à baixa inércia térmica absorve parte da radiação
solar elevando a TRM interna.
96
b) Outono – Período de coleta (18/05/10 à 01/06/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do outono, a média
de TBS interna foi de 27,2±2,7 °C e a externa de 27,9±3,3 °C, o que demonstra que a
área de convivência se apresenta mais confortável que o ambiente externo quanto à
temperatura do ar na maioria das horas, porém, em alguns períodos do dia ocorre o
contrário, ou seja, a TBS interna é maior que a TBS externa. A TRM (temperatura
radiante média) no interior da área de convivência apresentou média global de
29,0±2,5 °C, valor próximo ao TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período foi de 35,4°C, enquanto que a
mínima registrada foi de 16,8 °C. A TRM máxima registrada foi de 39,5 °C e a TRM
mínima registrada foi de 18,3 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 37,0 °C, enquanto que a
mínima registrada foi de 17,0 °C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de 59,0±9,6%,
com a máxima de 94,4% e a mínima de 28,0%.
Serão apresentadas na Figura 60 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da área de convivência e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
interna), para o período de medições correspondente à estação do outono.
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 60 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de
convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do outono
97
Verifica-se que neste período de coleta de dados os valores das médias de
TBS interna são muito semelhantes às médias de TBS externa no período das 07h e
30min às 09h e 30min, porém a partir das 10h e 30min os valores de TBS externa são
superiores a TBS interna, apesar de serem muito próximos.
No entanto, as médias de TRM interna são maiores que as médias de TBS
interna e externa na maioria das horas de medição, exceto das 16h e 30min às 17h e
30min quando as médias de TBS interna e TRM interna se igualam devido à redução
da radiação solar.
Porém comparando as médias de TBS externa com as médias de TRM interna
percebe-se que, as primeiras são superiores na maioria das horas do dia, apenas a
partir das 14h e 30min às 17h e 30min estas temperaturas se igualam.
c) Inverno – Período de coleta (21/06/10 à 05/07/10)
Observa-se que para a coleta de dados referente à estação do inverno, a média
de TBS interna foi de 30,6±3,4 °C e a externa de 31,5±4,2 °C, o que demonstra que a
área de convivência se apresenta mais confortável que o ambiente. A TRM
(temperatura radiante média) no interior da área de convivência apresentou média de
32,3±3,4 °C, valor próximo ao TBS interna.
A TBS interna máxima registrada neste período foi de 36,10°C, enquanto que
a mínima registrada foi de 18,9 °C. A TRM máxima registrada foi de 43,9 °C e a
TRM mínima registrada foi de 19,9 °C.
Quanto a TBS externa a máxima registrada foi de 38,0 °C, enquanto que a
mínima registrada foi de 18,0 °C.
A umidade relativa do ar apresentou uma média para o período de
43,9±12,3%, com a máxima de 86,0% e a mínima de 22,8%.
Serão apresentadas na Figura 61 as médias horárias de TBS interna e externa
(temperatura de bulbo seco no interior da área de convivência e na área externa da
edificação), a TRM (temperatura radiante interna) e UR (umidade relativa do ar
interna), para o período de medições correspondente à estação do inverno.
UR (%)
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
08:30
40
38
36
34
32
30
28
26
24
22
20
07:30
TEMPERATURAS (°C)
98
HORAS
TBS INTERNA
TBS EXTERNA
TR INTERNA
UR INTERNA
FIGURA 61 – Médias horárias das temperaturas e umidade relativa do ar na área de
convivência no período de coleta de dados correspondente a estação do inverno
Verifica-se que nesta estação, assim como no outono, os valores das médias
de TBS interna são muito semelhantes às medias de TBS externa no período das 07h
e 30min às 9h e 30min. Porém a partir das 10h e 30min os valores de TBS externa se
elevam e superam a TBS interna. A UR tem comportamento descendente ao longo
do dia, com os maiores índices nas primeiras horas de medição.
No entanto, as médias de TRM são maiores que as médias de TBS interna na
maioria das horas de medição, exceto das 16h e 30min às 17h e 30min quando estas
temperaturas se igualam devido à redução da radiação solar.
Apesar da área de convivência estar localizada na fachada sudeste e possuir
altura de pé direito significativa, sua cobertura em telha metálica, a ausência de forro
e principalmente a falta de proteção solar nas esquadrias altas com vidros fixos
transparentes são fatores determinantes para o superaquecimento do ambiente.
Verificou-se que dentre os ambientes monitorados da edificação a sala de
reunião apresenta-se como o ambiente mais confortável no período do verão e
inverno, comparando-a com a sala de aula e com a área de convivência. Já no outono
a sala de aula apresenta médias de temperaturas mais amenas dentre os ambientes
analisados.
99
Analisando os três ambientes monitorados na pesquisa constata-se que a sala
de reunião apresenta-se mais confortável termicamente em relação ao ambiente
externo. A razão da sala de reunião apresentar menores valores de temperaturas
internas se deve não somente pela sua orientação sudoeste, e pela presença de brises
soleils, mas principalmente devido aos materiais empregados na sua envoltória.
Desta forma, percebe-se que o material da cobertura deste ambiente reduz e
dificulta a entrada do calor para o interior do recinto, ou seja, o forro em laje de
concreto proporciona maior inércia térmica que o forro de gesso acartonado na sala
de aula e a ausência de forro na área de convivência.
Di Perna et al. (2010) demonstra experimentalmente e analiticamente em seus
estudos a importância da inércia térmica no interior do envelope para o conforto de
ambientes com elevadas cargas internas devido à presença das pessoas,
equipamentos e ganhos solares.
Conforme Duarte (1995), o tipo de cobertura mais adequado para a região são
as telhas de barro com forro em laje. As telhas de fibrocimento, seguidas pelas telhas
de aço, são as que menos se adaptam ao clima local, aquecem-se e resfriam-se
rapidamente, provocando grandes variações da temperatura interna, o que as torna
menos vantajosas.
A área de convivência, que apresentou maiores valores de TBS interna em
relação aos outros ambientes, possui cobertura em telha metálica, tipo de material
que menos se adapta às condições climáticas de Cuiabá.
Os três ambientes analisados possuem paredes em alvenaria de tijolos furados
que não favorecem o desempenho da envoltória, ou seja, são paredes leves que não
dificultam a entrada do calor por condução para o interior do ambiente.
A alvenaria de tijolos maciços funcionam melhor como barreira para a
passagem do calor do meio externo para o interno, pois proporciona maior atraso
térmico e maior amortecimento.(DUARTE, 1995).
5.1.2. Análise estatística dos dados de temperatura do ar
Por meio da análise da variância encontrou-se o grau de significância do
comportamento das estações do ano, dos ambientes analisados e do cruzamento da
estação do ano e ambientes analisados tendo como variável dependente a temperatura
100
do ar. O teste de Tukey possibilitou a comparação das médias diferentes e separação
por grupos de médias homogêneas, ou seja, médias iguais estatisticamente.
Foram comparadas as médias de temperatura do ar dos ambientes analisados
(sala de aula, sala de reunião, área de convivência e área externa) por estação do ano
analisada (verão, outono e inverno). Posteriormente comparou-se as médias de
temperatura do ar das estações do ano analisada por ambiente.
5.1.2.1. Verão
Analisando o comportamento dos ambientes estudados na estação do verão
observa-se a existência de pelo menos uma média diferente, ou seja, há diferença
significativa entre as médias de temperatura dos ambientes, conforme Quadro 3.
QUADRO 3 – Análise de variância de temperatura do ar no do verão
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
64,813
3
21,604
88,305
40
2,208
153,119
43
Estatística
Fcalc
Sig.
9,786
,000
Verificou-se que a sala de aula, a área externa e a área de convivência não
apresentam diferença entre si, com grau de significância de ,253, demonstrando que
os três ambientes se comportam de forma semelhante quanto a temperatura do ar.
O teste de Tukey mostra no Quadro 4 que existem dois grupos de médias
homogêneas, ou seja, sala de reunião forma o grupo 1, apresentando diferença
significativa do grupo 2 formado pela sala de aula, área externa e área de
convivência.
101
QUADRO 4 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no verão
AMBIENTE
N
Sala de reunião
Sala de aula
Área externa
Área de convivência
Sig.
11
11
11
11
GRUPOS α = ,05
1
27,6
2
29,5
30,4
30,7
0,253
1,000
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.2.2. Outono
Assim como no verão a estação do outono apresentou a existência de médias
diferentes de temperatura do ar nos ambientes. O Quadro 5 apresenta a análise de
variância.
QUADRO 5 – Análise de variância de temperatura do ar no outono
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
49,715
3
16,572
191,927
40
4,798
241,642
43
Estatística
Fcalc
Sig.
3,454
,025
Por meio do teste de Tukey (Quadro 6) percebe-se que a sala de aula, a sala
de reunião e a área de convivência não apresentam diferença significativa de médias
de temperatura do ar, formando o grupo 1 de médias homogêneas, com grau de
significância de ,200 entre si, demonstrando que os três ambientes se comportam de
forma semelhante na estação do outono. Da mesma forma que a sala de reunião, a
área de convivência e a área externa possuem médias homogêneas de temperatura do
ar com grau de significância igual a ,097 entre si.
Porém a sala de aula e a área externa são estatisticamente diferentes com grau
de significância igual a ,042, pertencendo a grupos diferentes.
102
QUADRO 6 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no outono
AMBIENTE
N
Sala de aula
Sala de reunião
Área de convivência
Área externa
Sig.
11
11
11
11
GRUPOS α = ,05
1
25,3
25,7
27,2
2
25,7
27,2
27,9
,097
,200
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.2.3. Inverno
O Quadro 7 mostra que na estação do inverno houve médias diferentes de
temperatura do ar entre os ambientes estudados, ou seja, há diferença significativa
entre as médias de temperatura dos ambientes.
QUADRO 7 – Análise de variância de temperatura do ar no inverno
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
266,506
3
88,835
305,009
40
7,625
571,515
43
Estatística
Fcalc
Sig.
11,650
,000
O teste de Tukey mostra a existência de dois grupos de médias homogêneas
de temperatura do ar, onde a sala de reunião e a sala de aula formam o grupo 1 com
grau de significância igual a ,613 entre si, pode-se afirmar que estes dois ambientes
apresentam comportamento semelhante quanto ao conforto térmico. Enquanto que a
área externa e a área de convivência formam o grupo 2 com grau de significância de
,834 entre si, conforme Quadro 8.
103
QUADRO 8 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar no inverno
AMBIENTE
N
Sala de reunião
Sala de aula
Área externa
Área de convivência
Sig.
11
11
11
11
GRUPOS α = ,05
1
25,6
27,0
2
30,6
31,5
,834
,613
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.2.4. Sala de aula
Analisando a sala de aula nas três estações do ano estudadas, observa-se que
há médias de temperatura do ar diferentes conforme Quadro 9.
Portanto há diferenças significativas entre os comportamentos do ambiente
analisado nas estações do ano, podendo-se afirmar que o comportamento da
temperatura do ar variou de acordo com a estação do ano.
QUADRO 9 – Análise de variância de temperatura do ar na sala de aula
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
97,464
2
48,732
32,811
30
1,094
130,275
32
Estatística
Fcalc
Sig.
44,557
,000
O Quadro 10 mostra que houve diferenças entre as médias em todas as
estações do ano, ou seja, não houve médias homogêneas, em cada estação do ano o
ambiente se comportou de forma diferente. O teste de Tukey separou as médias em
três grupos diferentes.
104
QUADRO 10 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de aula
ESTAÇÃO DO ANO
Outono
Inverno
Verão
Sig.
N
1
25,3
11
11
11
GRUPOS α = ,05
2
3
27,0
1,000
1,000
29,5
1,000
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.2.5. Sala de reunião
Quanto às estações do ano, por meio da análise da variância observa-se no
Quadro 11 que a sala de reunião apresentou médias de temperatura do ar diferentes.
Portanto, há diferenças significativas entre as estações do ano no ambiente
analisado, podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de
acordo com a estação do ano.
QUADRO 11 – Análise de variância de temperatura do ar na sala de reunião
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
28,892
2
14,446
7,864
30
,262
36,755
32
Estatística
Fcalc
Sig.
55,111
,000
O teste de Tukey separou as médias em dois grupos diferentes, a sala de
reunião apresentou médias de temperatura do ar homogêneas no inverno e outono,
formando o grupo 1, com grau de significância igual a ,830 entre si, enquanto que o
grupo 2 é formado pela estação do verão.
O Quadro 12 mostra que houve diferenças de médias em uma das estações do
ano, ou seja, o ambiente se comportou de forma diferente apenas no verão.
105
QUADRO 12 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na sala de
reunião
ESTAÇÃO DO ANO
N
Inverno
Outono
Verão
Sig.
11
11
11
GRUPOS α = ,05
1
25,6
25,7
2
27,6
1,000
,830
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.2.6. Área de Convivência
Quanto às estações do ano, observa-se que a área de convivência apresentou
médias de temperatura do ar diferentes, conforme Quadro 13.
Portanto há diferença significativa em pelo menos uma das estações do ano,
podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de acordo com
a estação do ano.
QUADRO 13 – Análise de variância de temperatura do ar na área de convivência
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
87,822
2
43,911
215,213
30
7,174
303,035
32
Estatística
Fcalc
Sig.
6,121
,006
O teste de Tukey separou as médias em dois grupos diferentes, a área de
convivência apresentou médias de temperatura do ar homogêneas no inverno e verão,
formando o grupo 1 com grau de significância igual a ,977, enquanto que o outono
formou o grupo 2, com menor valor de temperatura média.
O Quadro 14 mostra que houve diferenças de médias em uma das estações do
ano, ou seja, o ambiente se comportou de forma diferente apenas no outono.
106
QUADRO 14 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área de
convivência
ESTAÇÃO DO ANO
N
Outono
Inverno
Verão
Sig.
11
11
11
Grupos α = ,05
1
27,2
2
30,5
30,8
,977
1,000
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.2.7. Área Externa
Quanto às estações do ano, observa-se que a área externa apresentou médias
de temperatura do ar diferentes, conforme Quadro 15.
Portanto há diferença significativa em pelo menos uma das estações do ano,
podendo-se afirmar que o comportamento da temperatura do ar variou de acordo com
a estação do ano.
QUADRO 15 – Análise de variância de temperatura do ar na área externa
Tratamentos
(entre)
Resíduos
(dentro)
Total
Soma dos
quadrados
Graus de
liberdade
Quadrados
Médios
76,606
2
38,303
330,964
30
11,032
407,570
32
Estatística
Fcalc
Sig.
3,472
,044
O teste de Tukey separou as médias em dois grupos diferentes, a área externa
apresentou médias de temperatura do ar homogêneas no outono e verão, formando o
grupo 1, com grau de significância igual a ,188 entre si, enquanto que, o verão e o
inverno formaram o grupo 2, com grau de significância de ,724 entre eles, conforme
Quadro 16.
Pode- se afirmar que as médias de temperatura do ar no outono e no inverno
são estatisticamente diferentes.
107
QUADRO 16 – Grupos de médias homogêneas de temperatura do ar na área externa
ESTAÇÃO DO ANO
N
Outono
Verão
Inverno
Sig.
11
11
11
GRUPOS α = ,05
1
27,9
30,5
,188
2
30,5
31,5
,724
*α<,05 → Há diferença significativa
α>,05→Não há diferença significativa
5.1.3. Avaliação dos brises soleils
A avaliação dos brises soleils por meio do programa Analysis SOL-AR 6.2
possibilitou encontrar a máscara de sombra que os dispositivos proporcionam em
cada janela da sala de aula e também da sala de reunião. Após selecionar a latitude de
Cuiabá de 15° 35” sul, e a orientação da fachada analisada tem-se a visualização do
traçado da máscara de sombra.
5.1.3.1. Sala de aula
Janela 1, Janela 2, Janela 3 e Janela 4
De acordo com a carta solar para a latitude estudada observa-se que a fachada
nordeste recebe radiação solar direta desde pouco depois das 5h E 30min às 14h e
15min. Os brises soleils proporcionam sombreamento nas janelas J1, J2 e J3 no mês
de dezembro das 6h e 15min às 11h e 15min, em janeiro e novembro das 6h e 30min
às 11h e 30min.
Nos meses de fevereiro e outubro os brises protegem as janelas da incidência
direta do sol do período das 6h e 45min às 12h e 15min. Nos meses de março e
setembro as janelas estão protegidas das 7h às 13h, em abril e agosto das 7h e 30min
às 13h e 30min. Já nos meses de maio e julho os dispositivos de proteção solar
proporcionam sombreamento das 7h e 45min às 14h e 15min e no mês de junho das
8h às 14h 15min.
De maneira geral, pode-se dizer que o brise soleil cumpre bem a sua função,
uma vez que proporciona sombreamento no horário de uso do ambiente na maioria
dos meses do ano. A Figura 62, a Figura 63 e a Figura 64 apresentam as máscaras de
sombra proporcionadas pelos dispositivos de proteção solar nas janelas 1 (J1), janela
2 (J2) e janela 3 (J3) respectivamente.
108
FIGURA 62 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 1 (J1)
FIGURA 63 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 2 (J2)
109
FIGURA 64 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 3 (J3)
FIGURA 65 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils na janela 4 (J4)
Observa-se na Figura 65 que apenas a janela 4 (J4) difere das outras janelas
quanto à proteção da radiação solar por meio do brise soleil vertical, que proporciona
110
o sombreamento da janela desde as 5h e 45min da manhã, devido ao ângulo βd de
31°.
Percebe-se que as janelas J1, J2 e J3 são protegidas da incidência direta do sol
da mesma forma, ou seja, apenas os brises soleils horizontais com ângulo α de 70°
seriam necessários para sombrear o ambiente.
Os brises soleils verticais não são necessário para este ambiente, pois o
horário de início das aulas é 7h e 30min.
Desta forma este sombreamento não traz benefícios para o ambiente, pelo
contrário, o brise soleil vertical está superdimensionado, prejudicando a entrada e
distribuição da iluminação natural, assim como a ventilação natural, que seria
necessária para as trocas térmicas por convecção entre os dispositivos de proteção e a
parede do ambiente.
5.1.3.2 Sala de reunião
Janela 1 e Janela 3
De acordo com a carta solar para a latitude estudada observa-se que a fachada
sudoeste recebe radiação solar direta no período das 11h e 30min às 18h e 30min.
Conforme a Figura 66 os brises soleils proporcionam sombreamento nas
janelas J1 e J3 em dezembro das 11h e 30min às 17h. Nos meses de janeiro e
novembro os dispositivos barram a entrada de radiação solar das 11h e 45min às 18h.
Já em fevereiro e outubro a proteção da incidência solar é das 10h e 15min às
12h e 15min e também das 18h e 15min, nos meses de março e setembro das 13h às
14h e das 14h às 15h e 15min.
Em abril e agosto os raios solares são barrados das 13h e 30min às 17h e
45min; em maio e julho das 14h e 30min às 17h e 45min e no mês de junho das 14h
40min as 17h e 40min.
111
FIGURA 66 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils
nas janelas J1 e J3
Percebe-se que os brises soleils não cumprem bem a sua função, uma vez que
não proporcionam sombreamento eficiente nos horários de uso nos meses de março e
setembro. Seria necessário aumentar o valor do ângulo α, além de adicionar placas
metálicas verticais e assim eliminar a incidência solar direta neste período.
Janela 2 e Janela 4
Conforme a Figura 67 os brises soleils proporcionam sombreamento nas
janelas J2 e J4 em dezembro das 11h e 30min às 11h e 15min e das 18h 30min, em
janeiro e novembro das 11h e 45 às 18h e 30min.
Nos meses de fevereiro e outubro os raios solares são barrados do período das
12h e 15min às 17h e 15min. Já em março e setembro das 13h às 18h os brises
protegem o ambiente. Em abril e agosto das 13h e 45min às 17h e 45min o ambiente
possui proteção da radiação solar direta. Nos meses de maio e julho das 14h e 15min
às 15h e 45min e das 16h às 17h e 30min há proteção e também no mês de junho das
14h 30min às 15h e 45min e das 16h e 15min às 17h e 45min.
112
FIGURA 67 – Máscara de sombra proporcionada pelos brises soleils
nas janelas J2 e J4
Desta forma, os brises soleils cumprem bem a sua função na maioria dos
meses do ano, porém não proporcionam sombreamento eficiente no horário de uso
em fevereiro e outubro, quando as médias de temperaturas são rigorosas. Além disto,
nos meses de abril, agosto, maio e julho há horários no período vespertino em que o
controle solar está vulnerável.
Observa-se que, as janelas J2 e J4 estão mais protegidas da radiação solar
direta que as janelas J1 e J3. Fica evidente a necessidade de readequação dos brises
soleils verticais neste ambiente.
Outro fator que influencia na eficiência dos brises soleils é a cor, quanto mais
clara melhor o desempenho térmico, já que reflete mais a radiação solar diminuindo
tanto a temperatura superficial do próprio dispositivo de sombreamento quanto do
painel de vedação do ambiente. Além do benefício térmico, a cor clara dos brises
aumenta a reflexão e distribuição da iluminação natural no interior do recinto.
Porém os brises soleils dos ambientes analisados são pintados na cor amarela,
sendo que os dispositivos da sala de aula possuem o agravante de ter as lâminas
horizontais muito próximas, prejudicando não só a entrada de luz natural como de
113
ventilação. Além da cor o tipo de material dos brises soleils favorece o aquecimento
da parede do ambiente, pois o metal é um condutor de calor.
5.1.4. Dados de ventilação
5.1.4.1. Sala de aula
Realizaram-se medições da velocidade do ar (VA) em um ponto no centro da
sala de aula e externamente em um ponto em frente à edificação.
As maiores velocidades do ar foram registradas apenas nos momentos em que
o ar condicionado estava ligado, nos horários de aula, apresentando velocidade do ar
constante de 0,6m/s no verão e de 0,3m/s no outono e no inverno.
A velocidade do ar no ambiente sem condicionamento de ar apresenta-se
insignificante em todos os períodos de medições, sendo que o termo-higroanemômetro registrava a velocidade do ar igual a zero. Isso ocorre pelo fato das
esquadrias serem do tipo basculante, que prejudica a entrada de vento para o interior
do ambiente. Essas aberturas são protegidas por brises soleils horizontais, que
possuem as distâncias de suas lâminas muito próximas.
As medições demonstram que não há aproveitamento da ventilação externa,
ou seja, a ventilação do ambiente depende totalmente de equipamentos mecânicos. A
velocidade de ar média registrada no interior da sala de aula no período de verão foi
de 0,07 ±0,03 m/s, no outono foi de 0,05 ±0,04 m/s, no inverno 0,06 ±0,05 m/s.
Quanto ao ponto medido externamente a média de velocidade de ar registrada
foi de 0,49±0,20m/s no verão, 0,49±0,26m/s no outono e 0,39±0,25m/s no inverno.
A Figura 68, a Figura 69 e a Figura 70 apresentam as médias horárias da
velocidade do ar interna e externamente correspondente à coleta de dados referentes
às três estações do ano, verão, outono e inverno, respectivamente.
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
114
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
FIGURA 68 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala
de aula, correspondente à estação do Verão
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 69 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala
de aula, correspondente à estação do Outono
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
115
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 70 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala
de aula, correspondente à estação do Inverno
5.1.4.2. Sala de reunião
Realizaram-se medições da velocidade do ar (VA) em um ponto no centro da
sala de reunião e externamente em um ponto em frente à edificação.
Assim como a sala de aula as maiores velocidades de ar foram registradas
apenas nos momentos em que o ar condicionado estava ligado, nos horários em que
havia reuniões, apresentando velocidade de ar máxima de 0,6m/s e mínima de 0,3m/s
em todos os períodos de medições.
A velocidade do ar no ambiente sem condicionamento de ar apresenta-se
insignificante em todos os períodos de medições. Mesmo possuindo brises soleils
verticais com maior espaçamento entre as suas lâminas, registrou-se a velocidade do
ar igual a zero sempre que o ar condicionado encontrava-se desligado. Pois, além da
sala de reunião possuir janelas do tipo basculante, essas aberturas estão localizadas
na fachada sudoeste, contrárias a predominância dos ventos em Cuiabá que é norte e
noroeste.
As medições demonstram que não há aproveitamento da ventilação externa,
ou seja, a ventilação do ambiente depende totalmente de equipamentos mecânicos. A
velocidade de ar média registrada no interior da sala de reunião no período de verão
foi de 0,08 ±0,04 m/s, no outono foi de 0,03 ±0,04 m/s, no inverno 0,07 ±0,06 m/s.
116
As médias da velocidade do ar são inferiores a 2m/s recomendadas pelas
cartas bioclimáticas de Givoni, comprovando a ineficiência da ventilação natural na
sala de reunião.
Quanto ao ponto medido externamente a média de velocidade de ar registrada
foi de 0,49±0,20m/s no verão, 0,49±0,26m/s no outono e 0,39±0,25m/s no inverno.
A Figura 71, a Figura 72 e a Figura 73 apresentam as médias horárias da
velocidade do ar interna e externamente correspondente à coleta de dados referentes
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
às três estações do ano na sala de reunião.
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
FIGURA 71 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala
de reunião, correspondente à estação do Verão
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 72 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala
de reunião, correspondente à estação do Outono
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
117
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 73 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na sala
de reunião, correspondente à estação do Inverno
5.1.4.3. Área de convivência
Realizaram-se medições da velocidade do ar em um ponto no centro da área
de convivência e externamente em um ponto em frente à edificação.
A área de convivência não possui nenhum tipo de condicionamento artificial
de ar, depende exclusivamente da ventilação externa.
As medições demonstram que há pouco aproveitamento da ventilação
externa. A velocidade do ar média registrada no interior da área de convivência no
período de verão foi de 0,06 ±0,04 m/s, no outono foi de 0,03 ±0,02 m/s e no inverno
foi de 0,02 ±0,03 m/s. valores baixos.
As médias da velocidade do ar são inferiores a 2m/s recomendados pelas
cartas bioclimáticas de Givoni, comprovando a ineficiência da ventilação natural nos
ambientes em estudo.
Quanto ao ponto medido externamente a média de velocidade de ar registrada
foi de 0,49±0,20m/s no verão, 0,49±0,26m/s no outono e 0,39±0,25m/s no inverno.
A Figura 74, a Figura 75 e a Figura 76 apresentam as médias horárias da
velocidade do ar interna e externamente correspondente à coleta de dados referentes
às três estações do ano.
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
118
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 74 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na área
de convivência, correspondente à estação do Verão
VELOCIDADE DO AR (m/s)
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0,0
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 75 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na área
de convivência, correspondente à estação do Outono
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
1,1
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
07:30
VELOCIDADE DO AR (m/s)
119
HORAS
VA INTERNA
VA EXTERNA
FIGURA 76 – Médias horárias de velocidade do ar interna e externamente, na área
de convivência, correspondente à estação do Inverno
A velocidade do ar geralmente é maior externamente que internamente, pois
no interior dos ambientes os ventos são barrados pelo envelope da construção,
diminuindo sua velocidade e muitas vezes não permitindo sua entrada.
O posicionamento, as dimensões das aberturas, a presença de dispositivos de
proteção solar acabam interferindo no aproveitamento da ventilação externa. Outro
agravante diz respeito aos hábitos dos usuários quanto à abertura e fechamento das
janelas, já que na maioria das vezes estes ambientes possuem algum tipo de
condicionamento artificial do ar.
Os valores registrados nas medições são insuficientes para atender a zona
térmica de Givoni (1992) para 32°C quando a ventilação interna é igual a 2 m/s,
mantendo a temperatura limite em 29°C no interior das edificações.
A ventilação natural registrada não foi um fator de contribuição significativa
para melhoria do conforto nos ambientes analisadas, o que leva os usuários a
recorrerem aos sistemas artificiais gerando assim maior consumo de energia elétrica.
Observou-se que devido ao fato da área de convivência não possuir nenhum
sistema artificial de condicionamento de ar e de não oferecer conforto térmico aos
usuários, este é pouco utilizado pelos estudantes, que nos intervalos das aulas e no
horário de almoço permanecem dentro das salas de aula com aparelho de ar
condicionado ligado.
120
5.2.
AVALIAÇÃO DO CONFORTO TÉRMICO
5.2.1. Horas em conforto e desconforto
Utilizou-se a Carta Bioclimática de Givoni (1992) para a avaliação do
conforto térmico da edificação usando dados de TBS e UR coletados internamente
em cada período de medição para cada ambiente analisado.
Os dados foram plotados na Carta e posteriormente gerados relatórios para
conhecimento das porcentagens das horas de conforto e desconforto, assim como a
porcentagem de cada estratégia bioclimática necessária para alcançar o conforto
térmico.
Para a avaliação do desempenho térmico da edificação foram desconsideradas
as horas em que os aparelhos de ar condicionado estavam ligados na sala de aula e
sala de reunião.
O software utilizado para a construção das Cartas Bioclimáticas foi o
Analysis Bio, deseenvolvido pelo LABEEE – Laboratório de Eficiência Energética
em Edificações da UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina. Os gráficos e
tabelas resultantes estão apresentados a seguir.
5.2.1.1. Sala de aula
A análise realizada nos três períodos de coleta de dados na sala de aula
indicou que 50,1% das horas atingem a condição de conforto e 49,9% das horas é de
desconforto, sendo 49,6% por calor e apenas 0,27% por frio. Foram plotados o total
de 371 horas de dados.
A Carta sugere o uso de ventilação em 34,2% das horas, massa térmica de
resfriamento em 19,4%, resfriamento evaporativo em 19,1% e ar condicionado em
15,4% das horas. Para amenizar o desconforto por frio há necessidade aquecimento
artificial em apenas 0,30%, valor pouco significante. Outra necessidade para se obter
o conforto na sala de aula é o sombreamento em 98,9% das horas.
A Figura 77 apresenta a Carta Bioclimática dos três períodos analisados no
ambiente.
121
FIGURA 77 – Carta bioclimática referente aos três períodos de medição da sala de
aula
A Tabela 5 mostra o relatório das estratégias bioclimáticas para as três
estações do ano para a sala de aula.
TABELA 5 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes aos três períodos
de coleta de dados da sala de aula
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 371 horas
Pressão: 101,39kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia
CALOR Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
DESCONFORTO
Ar condicionado
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
50,1%
49,9%
14,8%
0,30%
19,1%
49,6%
15,4%
0,27%
0,27%
98,9%
a) Verão – Período de coleta de dados (23/02/10 à 16/03/10)
A Carta Bioclimática gerada com 118 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do verão, Figura 78, indicou que o ambiente está
2,54% na condição de conforto e 95,8% das horas em desconforto, sendo 94,9% por
calor e apenas 0,85% das horas por frio.
122
FIGURA 78 – Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do verão
Para amenizar o desconforto por calor é necessária a ventilação em 49,2% e
ar condicionado em 45,8% das horas, sugere-se ainda a utilização de massa térmica
de resfriamento em 7,63% e resfriamento evaporativo em 5,08% das horas.
Para o desconforto por frio é sugerido o uso de aquecimento artificial em
0,85% das horas. Quanto ao sombreamento é necessário em 98,3% das horas para
atingir a condição de conforto.
A Tabela 6 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do verão na sala de aula.
TABELA 6 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
verão da sala de aula
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 118 horas
Pressão: 101,98kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia
CALOR Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
DESCONFORTO
Ar condicionado
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
2,54%
95,8%
41,5%
2,54%
5,08%
94,9%
45,8%
0,85%
0,85%
98,3%
123
b) Outono – Período de coleta de dados (18/05/10 á 01/06/10)
A Carta Bioclimática gerada com 129 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do outono indicou que o ambiente está 79,8% na
condição de conforto e 20,2% das horas em desconforto, sendo 19,4% por calor e
apenas 0,77% das horas por frio, conforme Figura 79.
FIGURA 79 – Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do outono
Há necessidade de ventilação em 19,4% das horas para amenizar o
desconforto por calor, sugere-se ainda a utilização de massa térmica de resfriamento
em 16,3% e resfriamento evaporativo em 15,5% das horas. Segundo o relatório não
há necessidade de utilizar o ar condicionado como estratégia bioclimática neste
período. Para o desconforto por frio é sugerido o uso de aquecimento artificial e
0,77% das horas. Quanto ao sombreamento é necessário em 96,9% das horas para
atingir a condição de conforto. A Tabela 7 apresenta o relatório das estratégias
bioclimáticas para o período de medição correspondente a estação do outono na sala
de aula.
124
TABELA 7 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
outono da sala de aula
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 129 horas
Pressão: 101,91kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia
CALOR
Ventilação/Alta inércia/Resfr.
DESCONFORTO
Evaporativo
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
79,8%
20,2%
3,1%
0,77%
19,7%
15,5%
0,77%
0,77%
96,9%
c) Inverno – Período de coleta de dados (21/06/10 á 05/07/10)
A Carta Bioclimática gerada com 126 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do inverno indicou que a sala de aula está 64,3%
na condição de conforto e 35,7% das horas em desconforto por calor, conforme
Figura 80.
FIGURA 80 – Carta bioclimática da sala de aula referente à estação do inverno
A Carta aponta para a necessidade de ventilação em 35,7% das horas para
amenizar o desconforto por calor, sugere-se ainda a utilização de massa térmica de
resfriamento e resfriamento evaporativo em 34,9% das horas. Segundo o relatório
125
não há necessidade de utilizar o ar condicionado como estratégia bioclimática neste
período correspondente ao inverno.
O sombreamento é sugerido em 99,2% das horas para atingir a condição de
conforto.
A Tabela 8 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do inverno na sala de aula.
TABELA 8 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
inverno da sala de aula
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 126 horas
Pressão: 101,93kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
DESCONFORTO CALOR Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
SOMBREAMENTO
64,3%
35,7%
0,79%
34,9%
35,7%
99,2%
5.2.1.2. Sala de reunião
A análise realizada dos três períodos de coleta de dados na sala de reunião
indicou que 77% das horas atingem a condição de conforto e 23% das horas é de
desconforto, sendo 22,7% por calor e apenas 0,30% por frio. Foram plotados o total
de 348 horas de dados.
A Figura 81 apresenta a Carta Bioclimática das três estações do ano
analisadas no ambiente.
126
FIGURA 81 – Carta bioclimática referente aos três períodos de medição da sala de
reunião
A Carta sugere o uso de ventilação em 22,7% das horas, massa térmica para
resfriamento e resfriamento evaporativo em 6,32%. Não há necessidade de utilizar o
ar condicionado como estratégia bioclimática.
Para amenizar o desconforto por frio há necessidade de aquecimento artificial
em apenas 0,30% das horas. Outra necessidade para se obter o conforto na sala de
reunião é o sombreamento em 99,4% das horas.
A Tabela 9 mostra o relatório das estratégias bioclimáticas para as três
estações do ano para a sala de reunião.
TABELA 9 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes às três estações
do ano para a sala de reunião
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 348 horas
Pressão: 101,41kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
CALOR Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
DESCONFORTO
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
77%
23%
16,4%
6,32%
0,30%
22,7%
0,30%
99,4%
127
a) Verão – Período de coleta de dados (23/02/10 à 16/03/10)
A Carta Bioclimática gerada com 85 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do verão indicou que o ambiente encontra-se
22,4% na condição de conforto e 77,6% das horas em desconforto por calor,
conforme Figura 82.
FIGURA 82 – Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do verão
Para amenizar o desconforto por calor é necessária a ventilação em 77,6%,
sugere-se ainda a utilização de massa térmica para resfriamento e resfriamento
evaporativo em 16,5% das horas.
O sombreamento é necessário em 98,8% das horas para atingir a condição de
conforto.
A Tabela 10 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do verão na sala de reunião.
128
TABELA 10 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
verão da sala de reunião
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 85 horas
Pressão: 102,32kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
DESCONFORTO CALOR Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
SOMBREAMENTO
22,4%
77,6%
61,2%
16,5%
77,6%
98,8%
b) Outono – Período de coleta de dados (18/05/10 á 01/06/10)
A Carta Bioclimática gerada com 136 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do outono indicou que o ambiente está 91,2% na
condição de conforto e 8,82% das horas em desconforto, sendo 8,09% por calor e
apenas 0,73% das horas por frio, conforme Figura 83.
FIGURA 83 – Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do verão
Há necessidade de ventilação em 8,09% das horas para amenizar o
desconforto por calor, sugere-se ainda a utilização de massa térmica de resfriamento
em 16,3% e resfriamento evaporativo em 8,09% das horas. Segundo o relatório não
há necessidade de utilizar o ar condicionado como estratégia bioclimática neste
período.
129
Para o desconforto por frio é sugerido o uso de aquecimento artificial em
0,73% das horas. Quanto ao sombreamento é necessário em 98,5% das horas para
atingir a condição de conforto.
A Tabela 11 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do outono na sala de reunião.
TABELA 11 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes a estação do
outono da sala de reunião
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 136 horas
Pressão: 101,87kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação/Alta inércia/Resfr.
CALOR
Evaporativo
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
91,2%
8,82%
8,09%
8,09
0,73%
0,73%
98,5%
c) Inverno – Período de coleta de dados (21/06/10 á 05/07/10)
A Carta Bioclimática gerada com 128 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do inverno indicou que a sala de reunião encontrase 100% na condição de conforto, como pode ser visto na Figura 84.
FIGURA 84 – Carta bioclimática da sala de reunião referente à estação do inverno
130
A Carta Bioclimática sugere o sombreamento em 99,2% das horas para
atingir a condição de conforto.
A Tabela 12 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do inverno na sala de reunião.
TABELA 12 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
inverno da sala de reunião
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 128 horas
CONFORTO
DESCONFORTO
SOMBREAMENTO
Pressão: 101,91kPa
100%
0%
99,2%
5.2.1.3. Área de convivência
A análise realizada nos três períodos de coleta de dados na área de
convivência indicou que 26,2% das horas atingem a condição de conforto e 73,8%
das horas é de desconforto, sendo 72,3% por calor e apenas 1,52% por frio. Foram
plotados o total de 462 horas de dados.
A Figura 85 apresenta a Carta Bioclimática das três estações do ano
analisadas no ambiente.
FIGURA 85 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
inverno
131
A Carta sugere o uso de ventilação em 32,3% das horas, massa térmica para
resfriamento em 38,1%, resfriamento evaporativo em 38,3% e ar condicionado em
16,2% das horas. Para amenizar o desconforto por frio há necessidade aquecimento
artificial em apenas 0,22% e alta inércia térmica/aquecimento solar em 1,3% das
horas. Outra necessidade para se obter o conforto na área de convivência é o
sombreamento em 95,5% das horas.
A Tabela 13 mostra o relatório das estratégias bioclimáticas para as três
estações do ano analisadas para a área de convivência.
TABELA 13 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes aos três
períodos de coleta de dados da área de convivência
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 462 horas
Pressão: 101,34kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia
Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
CALOR Alta inércia térmica para
resfriamento
DESCONFORTO
Alta inércia/resfriamento
evaporativo
Ar condicionado
Alta inércia térmica/Aquecimento
solar
FRIO
Aquecimento artificial
SOMBREAMENTO
26,2%
73,8%
16,2%
0,22%
15,8%
1,3%
72,3%
20,8%
16,2%
0,22%
1,52%
1,3%
95,5%
a) Verão – Período de coleta de dados (23/02/10 à 16/03/10)
A Carta Bioclimática gerada com 133 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do verão, Figura 86, indicou que o ambiente está
0,75% na condição de conforto e 99,2% das horas em desconforto, sendo 98,5% por
calor e apenas 0,75% das horas por frio.
132
FIGURA 86 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
verão
Para amenizar o desconforto por calor é necessária a ventilação em 47,4%,
sugere-se ainda a utilização de massa térmica para resfriamento em 3,01%,
resfriamento evaporativo em 0,75% e ar condicionado em 49,6% das horas.
Para o desconforto por frio é sugerido o uso de aquecimento artificial em
0,75% das horas. O sombreamento é necessário em 98,5% das horas para atingir a
condição de conforto. A Tabela 14 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas
para o período de medição correspondente a estação do verão na área de convivência.
TABELA 14 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
verão da área de convivência
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 133 horas
Pressão: 101,89kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia
Ventilação/Alta inércia/Resfr.
CALOR Evaporativo
DESCONFORTO
Alta inércia térmica para
resfriamento
Ar condicionado
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
0,75%
99,2%
45,9%
0,75%
0,75%
98,5%
1,5%
49,6%
0,75%
0,75%
98,5%
133
b) Outono – Período de coleta de dados (18/05/10 á 01/06/10)
A Carta Bioclimática gerada com 166 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do outono indicou que o ambiente está 44,6% na
condição de conforto e 55,4% das horas em desconforto, sendo 51,2% por calor e
apenas 4,22% das horas por frio, conforme Figura 87.
FIGURA 87 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
outono
Há necessidade de ventilação em 29,5% das horas para amenizar o
desconforto por calor, sugere-se ainda a utilização de massa térmica de resfriamento
em 38,6% e resfriamento evaporativo em 36,7% das horas. Segundo o relatório há
necessidade de utilizar o ar condicionado como estratégia bioclimática apenas em
3,61% das horas.
Para o desconforto por frio é sugerido o uso de aquecimento artificial em
0,60% das horas e alta inércia térmica para resfriamento em 3,61%. Quanto ao
sombreamento é necessário em 89,8% das horas para atingir a condição de conforto.
A Tabela 15 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do outono na área de convivência.
134
TABELA 15 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
outono da área de convivência
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 166 horas
Pressão: 101,73kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia
Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
CALOR Alta inércia térmica para
resfriamento
DESCONFORTO
Alta inércia/Resfriamento
evaporativo
Ar condicionado
Alta inércia térmica/Aquecimento
solar
FRIO
Aquecimento artificial
SOMBREAMENTO
44,6%
55,4%
7,83%
0,60%
21,1%
2,41%
51,2%
14,5%
3,61%
0,60%
4,22%
3,61%
89,8%
c) Inverno – Período de coleta de dados (21/06/10 á 05/07/10)
A Carta Bioclimática gerada com 165 horas de dados para o período de
medição correspondente a estação do inverno indicou que a área de convivência está
27,9% na condição de conforto e 72,1% das horas em desconforto, sendo 71,5% por
calor e 0,60% de horas de desconforto por frio, conforme Figura 88.
FIGURA 88 – Carta bioclimática da área de convivência referente à estação do
inverno
135
A Carta aponta para a necessidade de ventilação em 23% das horas para
amenizar o desconforto por calor, sugere-se ainda a utilização de massa térmica de
resfriamento em 66,1%, resfriamento evaporativo em 69,7,% das horas. Há
necessidade de utilizar o ar condicionado como estratégia bioclimática apenas em
1,21% das horas.
O sombreamento é sugerido em 96,4% das horas para atingir a condição de
conforto.
A Tabela 16 apresenta o relatório das estratégias bioclimáticas para o período
de medição correspondente a estação do inverno na área de convivência.
TABELA 16 – Relatório com as estratégias bioclimáticas referentes à estação do
inverno da área de convivência
Ano: 2010
Coleta – total de horas: 165 horas
Pressão: 101,74kPa
CONFORTO
DESCONFORTO
Ventilação
Ventilação/Alta inércia/Resfr.
Evaporativo
CALOR Alta inércia/Resfriamento
evaporativo
DESCONFORTO
Ar condicionado
Resfriamento evaporativo
Alta inércia térmica/Aquecimento
FRIO
solar
SOMBREAMENTO
27,9%
72,1%
0,60%
22,4%
43,6%
71,5%
1,21%
3,64%
0,60%
0,60%
96,4%
Na avaliação do conforto térmico através da carta Bioclimática de Givoni e
dos relatórios de saída gerados pelo programa Analysis Bio, considerando as três
estações do ano, a sala de aula apresenta 50,1% das horas em conforto e 49,9% das
horas em desconforto, causado principalmente pelo calor, exigindo-se sombreamento
em 98,9% das horas e uso de aparelhos elétricos para amenizar a sensação de calor,
sendo que este ambiente obteve na estação do verão a maior percentagem de horas
em desconforto, que foi de 95,8%.
A sala de reunião apresenta 77% das horas em conforto e 23% das horas em
desconforto, causado principalmente pelo calor, exigindo-se sombreamento em
136
99,4% das horas e uso de aparelhos elétricos para amenizar a sensação de calor,
porém não há necessidade de ar condicionado em nenhumas das estações do ano
analisadas, sendo que este ambiente obteve na estação do inverno 100% de horas em
conforto.
Considerando as três estações do ano, a área de convivência apresenta 26,2%
das horas em conforto e 73,8% das horas em desconforto, causado principalmente
pelo calor, exigindo-se sombreamento em 95,5% das horas e uso de aparelhos
elétricos para amenizar a sensação de calor, sendo que este ambiente obteve na
estação do verão a maior percentagem de horas em desconforto, que foi de 99,2%.
5.3.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO LUMÍNICO
5.3.1. Sala de aula
a) Verão – Período de coleta de dados (23/02/2010 à 06/03/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como insuficiente para
a atividade realizada, segundo a NBR 5413, a média de iluminância registrada para o
período de coleta de dados foi de 35,83±22,22 Lux, sendo que o mínimo exigido pela
norma é de 300 Lux. Esta deficiência de iluminação natural se agrava devido à
presença dos brises soleils metálicos, que além de possuírem as lâminas muito
próximas, são pintados na cor amarela, que impede a entrada e distribuição da
iluminação natural no ambiente, além do sombreamento causado pela arborização
externa no período da manhã
Porém a média de iluminância registrada com a iluminação artificial somada
a iluminação natural foi de 270,30±31,39 Lux, que também não atende as exigências
da norma, demonstrando a necessidade do uso da iluminação artificial em todos os
horários do dia.
A Figura 89 apresenta as médias horárias de iluminância medida ora com a
iluminação artificial ligada ora desligada.
137
600
ILUMINÂNCIA (LUX)
500
400
300
200
100
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0
HORAS
ILUMINAÇÃO NATURAL
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
NBR 5413
FIGURA 89 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de
aula, correspondente à estação do Verão
b) Outono – Período de coleta de dados (18/05/2010 à 01/06/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como insuficiente para
a atividade realizada, segundo a NBR 5413, a média de iluminância registrada para o
período de coleta de dados foi de 44,50±32,71 Lux, sendo que o mínimo exigido pela
norma é de 300 Lux.
Isto ocorre, de fato, devido à presença dos brises metálicos pintados na cor
amarela, que impede a entrada de iluminação natural no ambiente, além do
sombreamento causado pela arborização externa no período diurno.
Porém a iluminância registrada com a iluminação artificial somada a
iluminação natural foi de 293,51±27,55 Lux, que apesar de ser maior que na estação
do verão, também não atende as exigências da norma, demonstrando a necessidade
do uso da iluminação artificial em todos os horários do dia.
A Figura 90 apresenta as médias horárias de iluminância medida ora com a
iluminação artificial ligada ora desligada.
138
600
ILUMINÂNCIA (LUX)
500
400
300
200
100
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0
HORAS
ILUMINAÇÃO NATURAL
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
NBR 5413
FIGURA 90 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de
aula, correspondente à estação do outono
c) Inverno – Período de coleta de dados (21/06/2010 à 05/07/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como insuficiente para
a atividade realizada, segundo a NBR 5413, a média de iluminância registrada para o
período de coleta de dados foi de 53,54±37,23 Lux, sendo que o mínimo exigido pela
norma é de 300 Lux.
Esta deficiência de iluminação natural se agrava devido à presença dos brises
soleils metálicos, que além de possuírem as lâminas muito próximas, são pintados na
cor amarela, que impede a entrada e distribuição da iluminação natural no ambiente,
além do sombreamento causado pela arborização externa no período da manhã.
Porém a média de iluminância registrada com a iluminação artificial somada
a iluminação natural foi de 315,63±39,48 Lux, que supera as exigências da norma.
A Figura 91 apresenta as médias horárias de iluminância medida ora com a
iluminação artificial ligada ora desligada.
139
600
ILUMINÂNCIA (LUX)
500
400
300
200
100
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0
HORAS
ILUMINAÇÃO NATURAL
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
NBR 5413
FIGURA 91 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de
aula, correspondente à estação do inverno
5.3.2. Sala de reunião
a) Verão – Período de coleta de dados (23/02/2010 à 06/03/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como insuficiente para
a atividade realizada, na maioria das horas do dia, segundo a NBR 5413.
A iluminância média registrada para o período de coleta de dados foi de
112,04±84,15 Lux, sendo que o mínimo exigido pela norma é de 200 Lux conforme
Figura 92.
Apenas no período vespertino, no intervalo das 14h e 30min às 15h e 30min,
a iluminação natural seria suficiente, atinge as exigências da NBR 5413 para as
atividades realizadas, com médias horárias de 224,58 Lux e 303,54 Lux,
respectivamente, isto se deve a orientação sudoeste do ambiente.
Porém a iluminância média registrada com a iluminação artificial somada a
iluminação natural foi de 349,43±91,17 Lux, que supera as exigências da norma,
apresentando-se bem iluminada no período vespertino.
140
ILUMINÂNCIA (LUX)
600
500
400
300
200
100
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0
HORAS
ILUMINAÇÃO NATURAL
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
NBR 5413
FIGURA 92 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de
reunião, correspondente à estação do verão
b) Outono – Período de coleta de dados (18/05/2010 à 01/06/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como insuficiente para
a atividade realizada, na maioria das horas do dia, segundo a NBR 5413.
A média registrada para o período de coleta de dados foi de 72,68±38,02 Lux,
sendo que o mínimo exigido pela norma é de 200 lux.
Porém a iluminância média registrada com a iluminação artificial somada a
iluminação natural foi de 300,33±33,94 Lux, que supera as exigências da norma.
A Figura 93 apresenta as médias horárias de iluminância medida ora com a
iluminação artificial ligada ora desligada.
141
600
ILUMINÂNCIA (LUX)
500
400
300
200
100
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0
HORAS
ILUMINAÇÃO NATURAL
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
NBR 5413
FIGURA 93 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de
reunião, correspondente à estação do outono
c) Inverno – Período de coleta de dados (21/06/2010 à 05/07/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como insuficiente para
a atividade realizada, na maioria das horas do dia, segundo a NBR 5413.
A iluminância média registrada para o período de coleta de dados foi de
47,06±25,53 Lux, sendo que o mínimo exigido pela norma é de 200 Lux.
Porém a iluminância média registrada com a iluminação artificial somada a
iluminação natural foi de 267,66±22,88 Lux, que supera as exigências da norma.
A Figura 94 apresenta as médias horárias de iluminância medida ora com a
iluminação artificial ligada ora desligada.
142
600
ILUMINÂNCIA (LUX)
500
400
300
200
100
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
10:30
09:30
08:30
07:30
0
HORAS
ILUMINAÇÃO NATURAL
ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL
NBR 5413
FIGURA 94 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na sala de
reunião, correspondente à estação do inverno
5.3.3. Área de Convivência
a) Verão – Período de coleta de dados (23/02/2010 à 06/03/2010)
A iluminação natural da área de convivência apresenta-se como suficiente
para a atividade realizada, segundo a NBR 5413.
A iluminância média registrada para o período de coleta de dados foi de
2.613,32±957,04 Lux, sendo que o mínimo exigido pela norma seria de 150 Lux.
Desta forma a iluminação natural do ambiente supera as exigências da norma
(Figura 95), isto se deve a presença de esquadrias de vidro fixo sob o telhado nas
orientações nordeste e sudoeste, que permite a entrada de iluminação natural durante
todo o dia.
A
iluminância
48.545,74±24.977,38 Lux.
média
registrada
no
ambiente
externo
foi
de
ILUMINÂNCIA (LUX)
ÁREA EXTERNA
17:30
16:30
15:30
10000
0
14:30
500
0
13:30
60000
50000
40000
30000
20000
12:30
3000
2500
2000
1500
1000
11:30
80000
70000
10:30
4000
3500
09:30
100000
90000
08:30
5000
4500
07:30
ILUMINÂNCIA (LUX)
ÁREA DE CONVIVÊNCIA
143
HORAS
ÁREA DE CONVIVÊNCIA
ÁREA EXTERNA
NBR 5413
FIGURA 95 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área de
convivência, correspondente à estação do verão
b) Outono – Período de coleta de dados (18/05/2010 à 01/06/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como suficiente para a
atividade realizada, segundo a NBR 5413, a iluminância média registrada para o
período de coleta de dados foi de 1.843,91±938,57 Lux, sendo que o mínimo exigido
pela norma seria de 150 Lux. Desta forma a iluminação natural do ambiente supera
as exigências da norma (Figura 96), isto se deve a presença de esquadrias altas de
vidro fixo nas orientações nordeste e sudoeste, que permite a entrada de iluminação
natural durante todo o dia.
A
iluminância
49.937,87±28.622,69 Lux.
média
registrada
no
ambiente
externo
foi
de
ILUMINÂNCIA (LUX)
ÁREA EXTERNA
17:30
16:30
15:30
14:30
13:30
12:30
11:30
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
10:30
4000
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
09:30
100000
90000
08:30
5000
4500
07:30
ILUMINÂNCIA (LUX)
ÁREA DE CONVIVÊNCIA
144
HORAS
ÁREA DE CONVIVÊNCIA
ÁREA EXTERNA
NBR 5413
FIGURA 96 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área de
convivência, correspondente à estação do outono
c) Inverno – Período de coleta de dados (21/06/2010 à 05/07/2010)
A iluminação natural do ambiente interno apresenta-se como suficiente para a
atividade realizada, segundo a NBR 5413, a iluminância média registrada para o
período de coleta de dados foi de 1.664,17±831,08 Lux, sendo que o mínimo exigido
pela norma seria de 150 Lux.
Desta forma a iluminação natural do ambiente supera as exigências da norma
(Figura 97), isto se deve a presença de esquadrias altas com vidros fixos
transparentes nas orientações nordeste e sudoeste, às cores claras nas paredes, que
proporcionam melhor reflexão da luz no ambiente e ainda, devido à abertura na
extremidade sudeste do ambiente, que permite a entrada de iluminação natural
durante todo o dia.
Porém em virtude da incidência solar direta nas esquadrias, que não possuem
proteção solar, ocorre o ofuscamento em algumas horas do dia.
A
iluminância
58.437,48±34.993,98 Lux.
média
registrada
no
ambiente
externo
foi
de
ILUMINÂNCIA (LUX)
ÁREA EXTERNA
17:30
16:30
15:30
10000
0
14:30
500
0
13:30
50000
40000
30000
20000
12:30
2500
2000
1500
1000
11:30
80000
70000
60000
10:30
4000
3500
3000
09:30
100000
90000
08:30
5000
4500
07:30
ILUMINÂNCIA (LUX)
ÁREA DE CONVIVÊNCIA
145
HORAS
ÁREA DE CONVIVÊNCIA
ÁREA EXTERNA
NBR 5413
FIGURA 97 – Médias horárias de iluminância (Lux) natural e artificial, na área de
convivência, correspondente à estação do inverno
Em Cuiabá há luz natural abundante, devido a sua posição geográfica,
entretanto não se faz uso dela. Percebe-se que na sala de aula e sala de reunião a
iluminação natural é insuficiente ou mal distribuída.
Nota-se que os projetistas não tem dado a devida atenção à questão da
iluminação, do posicionamento das aberturas, limitando-se as precauções e
recomendações, quando tomadas, a questões relativas à temperatura, julgadas por
todos, técnicos ou não, como fator de projeto mais importante. As questões relativas
à iluminação ficam em segundo plano, uma vez que, os usuários geralmente não tem
consciência de sua importância e, portanto, os procedimentos não são cobrados
(DURANTE et al, 2009).
5.3.4. Verificação da iluminância de interiores segundo NBR 5382
Após verificação da iluminância de interiores segundo a NBR 5382, verificase que a sala de aula obteve uma média de 279,06 Lux, ou seja, não atende as
exigências mínimas da norma para a atividade realizada, que seria de 300 Lux.
Para a sala de reunião a iluminância média alcançada foi de 259,13 Lux,
superando as exigências mínimas da norma para a atividade realizada, que seria de
200 Lux.
146
Porém a área de convivência obteve o valor de iluminância média de 83,47
Lux, resultado muito inferior ao exigido pela norma para a atividade realizada no
local, o valor mínimo para o ambiente seria de 150 Lux.
Com isso, observa-se que apenas a sala de reunião não só atende como
também supera as exigências da NBR 5413, enquanto que a sala de aula e área de
convivência ficam aquém das necessidades reais de iluminação para a realização das
atividades nos ambientes.
Considera-se a iluminação como um fator ambiental que necessita de
intervenção urgente nos ambientes analisados, a boa iluminação aumenta a
produtividade, pois a percepção visual dos objetos melhora o desempenho de
qualquer atividade.
Segundo Durante et al. (2009), não se tem consciência das vantagens de uma
iluminação adequada e por isso, na escala perceptiva individual, esses fatores
adquirem importância secundária no julgamento dos usuários.
147
6.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Quanto à caracterização do microclima, os três ambientes apresentaram
temperaturas internas inferiores à temperatura externa nas três estações do ano
analisadas, exceto a área de convivência, que na estação do verão apresentou
temperaturas internas superiores a temperatura externa, demonstrando o desconforto
proporcionado aos usuários.
Os três ambientes apresentaram maior valor de umidade relativa do ar no
verão, devido às ocorrências de precipitações neste período de medição, ao contrário
da estação de outono e inverno, que sem registros de chuvas apresentaram os
menores valores de umidade relativa do ar, caracterizando o período de seca.
Constatou-se na análise estatística por meio do teste de Tukey que na estação
do verão apenas a sala de reunião apresentou média de temperatura do ar diferente,
ou seja, a sala de aula, a área de convivência e a área externa obtiveram médias de
temperatura do ar homogêneas. No outono verificou-se que a sala de aula e a área
externa apresentaram diferença significativa de temperatura do ar. Já no inverno a
sala de reunião e a sala de aula apresentaram médias de temperatura do ar
homogêneas, formando o grupo 1, enquanto que a área de convivência e a área
externa formaram o grupo 2 com médias homogêneas.
Analisando os ambientes nas três estações do ano estudadas, verifica-se na
sala de aula que o comportamento da temperatura do ar variou com as estações do
ano. A sala de reunião não apresentou diferença significativa entre outono e inverno.
A área de convivência não apresentou diferença significativa entre o inverno e o
verão, apenas no outono a temperatura do ar se comportou de forma diferente.
O teste estatístico encontrou na área externa a formação de dois grupos de
médias homogêneas, o primeiro formado pelas estações de outono e verão e o
segundo formado pelas estações de verão e inverno, portanto há diferença
significativa apenas entre outono e inverno.
148
Na avaliação dos brises soleils através do programa SOL-AR conclui-se que
na sala de aula o sombreamento proporcionado pelos dispositivos de controle solar
cumprem bem sua função de barrar a incidência direta da radiação solar nos horários
de aula na maioria dos meses do ano. Além dos brises a arborização do entorno
auxilia no sombreamento do ambiente no período da manhã.
Na sala de reunião observa-se que os brises soleils não proporcionam
sombreamento eficiente no horário de uso na estação do verão, quando as médias de
temperaturas são mais rigorosas, e mesmo nos meses em que os dispositivos
protegem o ambiente da radiação solar direta há horários no período vespertino em
que o ambiente fica vulnerável e desprotegido da incidência solar.
Quanto ao desempenho térmico dos ambientes analisados observa-se que, a
sala de aula apresentou metade de horas desconfortáveis; a sala de reunião
aproximadamente 2/3 de horas em condições confortáveis, enquanto que a área de
convivência, aproximadamente 2/3 de horas de desconforto, devido aos materiais
leves de sua envoltória além das esquadrias de vidros fixos desprovidas de controle
solar, que causa o superaquecimento do ambiente.
Os relatórios gerados pelo programa Analysis Bio sugerem principalmente a
ventilação e o sombreamento como estratégias bioclimáticas para atingir a condição
de conforto nos ambientes.
Quanto à ventilação, as medições demonstram que não há aproveitamento da
ventilação externa na sala de aula e na sala de reunião, ou seja, a ventilação destes
ambientes depende totalmente de equipamentos mecânicos. A área de convivência
não
possui
equipamentos
mecânicos
para
ventilação,
ou
seja,
depende
exclusivamente da ventilação natural da área externa, que apresentou valores médios
inferiores a 0,50 m/s, não reduzindo assim o desconforto por calor na maioria dos
horários.
As médias da velocidade do ar tanto nos ambientes internos analisados como
na área externa são inferiores a 2m/s recomendada por Givoni, comprovando a
ineficiência da ventilação natural nos ambientes analisados.
Em relação à iluminância dos ambientes, observa-se que o ambiente externo
apresenta médias de iluminância bastante altas, pois a região possui uma grande
quantidade de radiação solar devido sua posição geográfica.
149
Percebe-se que a área de convivência possui maior disponibilidade de luz
natural, a iluminância média encontrada no ambiente supera a NBR 5413, porém em
virtude da incidência solar direta nas esquadrias, que não possuem proteção solar,
ocorre o ofuscamento em algumas horas do dia.
Tanto a sala de aula como a sala de reunião não possuem disponibilidade de
iluminação natural suficiente para atingir às exigências da norma. Portanto torna-se
indispensável o uso de iluminação artificial nestes ambientes, onerando os gastos
com energia elétrica.
Com relação à verificação da iluminância média segundo a NBR 5382 nos
ambientes analisados no período noturno, apenas a sala de reunião atinge às
exigências da NBR 5413, sendo que a área de convivência fica muito aquém do
mínimo exigido, sendo necessária uma readequação dos ambientes com novo projeto
luminotécnico.
6.1.
SUGESTÕES DE MELHORIAS CONSTRUTIVAS PARA A
EDIFICAÇÃO
Com o objetivo de melhorar a condição de conforto termo-lumínico e
conseqüente redução de consumo de energia elétrica com iluminação e
condicionamento de ar, foram sugeridas algumas readequações construtivas para a
Faculdade de Enfermagem – FAEN.
Quanto ao conforto térmico sugere-se de modo geral o sombreamento da
envoltória da edificação por meio de arborização, que deve ser feita de forma a não
prejudicar as condições de ventilação e iluminação natural dos ambientes. Outra
forma de amenizar o desconforto por calor é a utilização de dispositivos de controle
solar mais eficientes, para cada orientação da edificação.
Para a sala de aula e sala de reunião propõe-se a colocação de manta térmica
entre a telha e a estrutura do telhado com substituição da telha de fibrocimento por
telha de barro. Outra alternativa seria a substituição da telha de fibrocimento por
telha metálica termo-acústica, isto amenizaria a temperatura interna dos ambientes,
reduzindo o número de horas de uso dos aparelhos de climatização.
150
A substituição dos brises soleils metálicos fixos da sala de reunião por
móveis tornaria mais eficiente a proteção solar, pois seria possível controlar a entrada
da radiação solar ao longo do dia, porém deve-se ponderar e analisar se tal
substituição poderia acarretar gastos com manutenção dos dispositivos, já que podem
ser mal utilizados pelos usuários.
Outra opção seria manter os brises metálicos fixos, no entanto seria
necessário aumentar o número de placas metálicas verticais na sala de reunião e
conseqüentemente aumentar o ângulo da máscara de sombra e proporcionar
sombreamento mais eficiente.
Ainda em relação aos dispositivos de proteção solar sugere-se a pintura das
placas na cor branca, a fim de diminuir a temperatura superficial do material e
aumentar a reflexão e distribuição da luz natural no interior dos ambientes.
Para a área de convivência, propõe-se a retirada da cobertura de telha
metálica e colocação de telha metálica termo-acústica, a fim de melhorar a sensação
de conforto térmico e reduzir ruídos nos momentos de chuvas.
Sugere-se ainda, a instalação de brises soleils metálicos pintados na cor
branca nas esquadrias altas com vidro fixo, ou substituição dos vidros por elementos
vazados pintados na cor branca.
Como previsto pela carta bioclimática a área de convivência necessita de
ventilação e ar condicionado, já que as estratégias construtivas passivas não são
suficientes para otimizar a circulação do ar, devido aos baixos índices de ventilação
externa (menores de 2m/s).
Desta forma, sugere-se o uso de climatizadores artificiais com ventilação e
aspersão de água para melhorar o microclima no interior do ambiente, favorecendo o
uso do espaço de convívio pelos estudantes, já que o uso de condicionadores de ar
não seria possível por tratar-se de um espaço aberto, além de onerar os gastos com
energia elétrica.
Em termos de recomendações a serem feitas para a melhoria das condições de
conforto lumínico nos ambientes propõe-se um novo projeto luminotécnico para a
sala de aula e área de convivência, que apesar de possuirem lâmpadas fluorescentes e
reatores eletrônicos, mais econômicos e eficientes, o sistema de iluminação encontrase subdimensionado principalmente para o período noturno.
151
6.2.
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
a) Estudos mais aprofundados com monitoramento por um período maior de
tempo, considerando as 24 horas do dia, para maior compreensão do desempenho da
edificação.
b) Estudos que considerem também o período da primavera, não abordado
neste trabalho, de forma a estabelecer um conhecimento mais completo do
comportamento da edificação em todas as estações do ano.
c) Comparação de dados medidos “in loco” com simulações computacionais
para análise de desempenho térmico e lumínico, objetivando a validação dos
programas existentes para o caso de Cuiabá e regiões com climas semelhantes.
d) Avaliação do desempenho acústico da edificação, de forma a estabelecer
um conhecimento mais completo do conforto ambiental, englobando todas as
vertentes.
152
7.
BIBLIOGRAFIAS
7.1.
BIBLIOGRAFIAS CITADAS
ADRIAZOLA, M. K. O.; KRUGER, E. L. Avaliação do desempenho térmico de
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______ NBR 5413/1992 – Iluminância de Interiores Rio de Janeiro.
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