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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVILPrograma de Pós
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Viviane de Jesus Gomes
APLICAÇÃO DE PARÂMETROS DE ITGU E CTR PARA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO
EM EDIFÍCIO ESCOLAR
Dissertação de Mestrado
Dissertação apresentada ao Programa de Pósem Engenharia Civil do CEFET-MG como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil
Orientadora: Profa Dra. Maria Cristina Ramos de CarvalhoCo-Orientador: Prof. Dr. Ricardo And
Belo Horizonte,
Graduação em Engenharia Civil
Viviane de Jesus Gomes
APLICAÇÃO DE PARÂMETROS DE ITGU E CTR PARA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO
EM EDIFÍCIO ESCOLAR
Dissertação de Mestrado
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação MG como requisito parcial
para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil
Dra. Maria Cristina Ramos de Carvalho Orientador: Prof. Dr. Ricardo André Fiorotti Peixoto
Belo Horizonte, 05 de julho de 2010.
Viviane de Jesus Gomes
APLICAÇÃO DE PARÂMETROS DE ITGU E CTR PARA AVALIAÇÃO DE CONFORTO TÉRMICO
EM EDIFÍCIO ESCOLAR
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do CEFET-MG como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil
Profa . Dra. Maria Cristina Ramos de Carvalho Orientadora
Departamento de Engenharia Civil, CEFET-MG
Prof. Dr. Ricardo André Fiorotti Peixoto Co-Orientador
Departamento de Engenharia Civil, CEFET-MG
Prof. Dr. Fernando da Costa Baêta Departamento de Engenharia Agrícola, UFV
Profa. Dra. Roberta Vieira Gonçalves de Souza Departamento de Arquitetura, UFMG
Belo Horizonte, 05 de julho de 2010.
i
Dedicatória ___________________________________________________________
Aos meus pais, minha eterna gratidão e admiração, pelo apoio em todos os momentos e pela orientação
digna do caminho em que devo andar !!!
ii
Agradecimentos
___________________________________________________________ A Deus, perfeito construtor da vida, por me conceder o presente de voltar ao
CEFET-MG, minha segunda casa desde o curso técnico, e pela oportunidade de
encontrar grandes amigos e profissionais fundamentais para minha vida e para
minha carreira como pesquisadora e docente.
À Profa. Dra. Maria Cristina Ramos de Carvalho, pela orientação cuidadosa,
compreensão e por acreditar desde o início neste estudo. Ao Prof. Dr. Ricardo
André Fiorotti Peixoto, pelos ensinamentos, disponibilidade e confiança. O
trabalho desenvolvido junto aos dois professores foi marcado por uma rica
parceria intelectual e pelo respeito, tão importantes no universo acadêmico.
Ao arquiteto Sebastião Lopes e equipe, pela cordialidade e disponibilidade.
À Vanessa e a Vitalina, pela compreensão e auxílio no acesso ao Campus do
CEFET/MG em Curvelo.
Aos meus pais, José Raimundo Gomes e Maria José Gomes, pelo apoio e
incentivo.
Aos meus irmãos, Elias e Tiago Gomes, pelas contribuições, companheirismo e
amizade. Em memória, à Alice, por tantos anos de convivência e amizade, que
me deixou saudades eternas.
À Profa. Sonia Marques Antunes Ribeiro, da Escola de Design Universidade do
Estado de Minas Gerais, exemplo de dedicação e empenho.
À Marcia Nassrallah pela amizade, atenção e apoio, mesmo distante
geograficamente.
À Tati pela amizade e descontração em tantos momentos.
Aos alunos e funcionários do CEFET/MG em Curvelo que me contagiaram com
sua alegria e juventude.
iii
Aos professores e funcionários do Departamento de Pós-Graduação em
Engenharia Civil do CEFET/MG.
Ao grupo de pesquisa Reciclos do CEFET/MG.
Aos colegas do mestrado.
A todos aqueles que contribuíram para a concretização deste trabalho.
À CAPES pela bolsa de mestrado concedida.
Obrigada!!!
Outono, 2010
iv
SUMÁRIO
___________________________________________________________
LISTA DE FIGURAS vi LISTA DE GRÁFICOS vii LISTA DE TABELAS viii LISTA DE ABREVIATURAS e SIGLAS ix RESUMO x ABSTRACT xi CAPÍTULO 1 1. INTRODUÇÃO
1
1.1. Justificativa 4 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo Geral 1.2.2. Objetivos específicos 1.3. Estrutura do trabalho
6 6 6 7
CAPÍTULO 2 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 8 2.1. Arquitetura bioclimática no contexto brasileiro 8 2.2. O clima e as edificações 10 2.3 Conforto térmico humano 13 2.4 Variáveis e índices de conforto térmico 17 2.4.1 Temperatura de bulbo seco (TBS) - ºC 2.4.2 Temperatura de globo negro (TGN) - ºC 2.4.3 Umidade relativa do ar (UR) - % 2.4.4. Velocidade do ar (Var) - m/s 2.4.5. Carga térmica de radiação (CTR) - W.m-2 2.4.6. Índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU) 2.5. Estudos de conforto térmico em ambientes laboratoriais 2.6. Estudos de conforto térmico em ambientes reais 2.7. Princípios bioclimáticos aplicados à edificação 2.7.1. Design arquitetônico como solução bioclimática 2.8. Arquitetura escolar e conforto térmico natural
17 19 19 20 21 22 23 23 24 25 29
CAPÍTULO 3 3. METODOLOGIA 32 3.1. Definição do objeto de estudo 32 3.2. Definição das variáveis para coleta de dados 33 3.2.1. Estratégias operacionais utilizadas para a coleta de dados e Instrumentação
33
3.2.2 Coleta das variáveis do meio externo e ambientes internos
38
CAPÍTULO 4 DESCRIÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO 41 4.1. Características climáticas de Curvelo 41 4.2. Identificação do objeto de estudo 4.3. Zoneamento bioclimático brasileiro para a cidade de Curvelo
42 46
v
CAPÍTULO 5
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5.1. Conforto Térmico para Curvelo 5.2. Parâmetros para os tratamentos sala 5 (1SLC), sala 7 (2SOC), laboratório ( 3SOV) e externo ( 4EXT) 5.3 Comparação de parâmetros para as salas cheias e sala vazia 5.4. Teste de média 5.4.1. Temperatura de Bulbo Seco (TBS) 5.4.2. Temperatura de Globo Negro (TGN) 5.4.3. Temperatura de Globo Negro e Umidade (ITGU) 5.4.4. Carga Térmica de Radiação (CTR) 5.4.5. Umidade Relativa (UR)
47 47
51 56 61 61 66 69 72 75
CAPÍTULO 6 6. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 78 6.1. Conclusões 78 6.2. Sugestões para trabalhos futuros 80 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
81
APÊNDICE A APÊNDICE B APÊNDICE C APÊNDICE D APÊNDICE E
88 89 91 92 93
vi
LISTA DE FIGURAS
___________________________________________________________
Figura 1 Carta Bioclimática de Olgyay. 11 Figura 2 Carta Bioclimática de Givoni. 12 Figura 3 Intervalos de temperatura interna aceitáveis para
espaços condicionados naturalmente (adaptado). 15
Figura 4 Fenômenos que intervêm no balanço térmico da camada superficial da Terra. Radiação solar (I), Evaporação (E), Convecção (CV), Radiação de onda longa (R) e Condução (CD).
18
Figura 5 Carta psicrométrica. 19 Figura 6 Edifício da cervejaria Farsons em Malta. Efeito
chaminé. (adaptado). 27
Figura 7 Efeito das projeções horizontais no fluxo do ar no interior dos ambientes.
29
Figura 8 Montagem do sistema de coleta de dados. Prédio escolar.
35
Figura 9 Corredor das salas. 36 Figura 10 Esquema de montagem - sala 5 (1 SLC). 36 Figura 11 Sensores para coleta de dados no interior da sala 5 (1
SLC). 37
Figura 12 Sensores da Estação Meteorológica para coletas de dados externos.
37
Figura 13 Central de coleta de dados em uso. 37 Figura 14 Datalogger - HOBO U12-006. 38 Figura 15 Cabo termistor. 38 Figura 16 Globo negro - ambiente interno. 39 Figura 17 Globo negro - externo e Estação Meteorológica. 39 Figura 18 Medição da temperatura de bulbo úmido (TBUINT). 39 Figura 19 Croqui para determinação da velocidade do ar, a partir
dos ventos dominantes. 40
Figura 20 Perspectiva panorâmica - Campus CEFET - Curvelo/MG.
42
Figura 21 Prédio Escolar do campus Curvelo. 43
Figura 22 Edifício escolar - Campus CEFET - Curvelo/MG. 44 Figura 23 Vista Frontal do Prédio Escolar do campus Curvelo. 44 Figura 24 Detalhe dos brises. 45 Figura 25 Zoneamento bioclimático brasileiro. 46 Figura 26 Intervalos de temperatura interna aceitáveis para as
salas de aula do Campus Curvelo (adaptada). 49
Figura 27 Carta bioclimática para Curvelo-MG.
50
vii
LISTA DE GRÁFICOS ___________________________________________________________
GRÁFICO 1: Climatologia de Curvelo/MG. 41
GRÁFICO 2: Os dados selecionados referem-se ao mesmo período da coleta de dados realizada em fevereiro e março de 2010.
48
GRÁFICO 3: Temperatura de bulbo úmido (TBU). 51
GRÁFICO 4: Temperatura de globo negro (TGN). 52
GRÁFICO 5: Temperatura de bulbo seco (TBS). 53
GRÁFICO 6: Índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU).
54
GRÁFICO 7: Carga térmica de radiação (CTR). 55
GRÁFICO 8: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao TBU.
56
GRÁFICO 9: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao TGN.
57
GRÁFICO 10: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao TBS.
58
GRÁFICO 11: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao ITGU.
59
GRÁFICO 12: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao CTR.
59
GRÁFICO. 13: Valores estimados de TBS para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
64
GRÁFICO. 14: Valores lidos de TBS para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
65
GRÁFICO. 15: Valores estimados de TGN para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
68
GRÁFICO. 16: Valores estimados de ITGU para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
71
GRÁFICO. 17: Valores estimados de CTR para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
74
GRÁFICO 18: Valores estimados de UR para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
77
viii
LISTA DE TABELAS ___________________________________________________________
Tabela 1 Valores médios de TBS Teste Tukey 61 Tabela 2 Valores médios de TGN Teste Tukey 66 Tabela 3 Valores médios de ITGU Teste Tukey 69 Tabela 4 Valores médios de CTR Teste Tukey 72 Tabela 5 Valores médios de UR Teste Tukey 75
ix
LISTA DE ABREVIATURAS e SIGLAS ___________________________________________________________ ASHRAE- American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers CAPES- Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Ensino Superior
CIB- International Council for Research and Innovation in Building and Construction CEFET/MG - Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
CTR - Carga Térmica de Radiação
IBAM - Instituto Brasileiro de Administração Municipal
ITGU - Índice de Temperatura de Globo Negro e Umidade
INT - Instituto de Tecnologia do Rio de Janeiro
ITS - Índice de Stress Térmico
ITU - Índice de Temperatura e Umidade
MEC - Ministério da Educação e Cultura do Governo Federal
OMS Organização Mundial de Saúde
TBS - Temperatura de Bulbo Seco
TBU - Temperatura de Bulbo Úmido
TGN - Temperatura de Globo Negro
TRM - Temperatura Radiante Média
TO - Temperatura Operativa
UR - Umidade Relativa
Var - Velocidade do Ar
VME - Voto Médio Estimado
ZC - Zona de Conforto
x
Resumo __________________________________________________
A arquitetura bioclimática propõe a sustentabilidade através da diminuição de
impactos ambientais, da conservação de energia e do conforto ambiental na
edificação. Adota princípios de conceituação de projeto arquitetônico e
tecnologias construtivas adequadas às características climáticas regionais
visando sistematizar soluções à preservação do meio ambiente através do uso
do conforto térmico. Nesta pesquisa pretende-se avaliar estratégias passivas de
climatização, um dos princípios da arquitetura bioclimática, na ambiência
escolar, através da análise de dados climáticos e índices de conforto térmico. O
trabalho se desenvolve através da pesquisa bibliográfica e de campo por meio
da medição e da análise de dados climáticos e de parâmetros que influem no
conforto térmico humano. O conforto térmico foi avaliado pelos índices de
temperatura de globo negro e umidade (ITGU) e carga térmica de radiação
(CTR), através da coleta de parâmetros térmicos que indicam as sensações
térmicas dos indivíduos, no período de 6:00 às 18:00 h, nos meses de fevereiro
e março de 2010 em ambientes do prédio escolar do Campus CEFET em
Curvelo/MG. Após a análise dos resultados, verificou-se que os parâmetros e
índices de conforto térmico descritos e analisados, considerados como mais
relevantes na literatura técnica disponível, apresentam resultados significativos
principalmente devido à pesquisa de campo em ambientes reais em uso. Não
houve diferença estatisticamente significativa nos índices de conforto ITGU nem
CTR para as salas cheias e a sala vazia, embora os valores observados para a
sala vazia tenham sido ligeiramente mais baixos. A principal contribuição deste
trabalho é refletir sobre a integração de princípios da arquitetura bioclimática ao
projeto arquitetônico e às soluções construtivas para o desenvolvimento de uma
construção civil mais sustentável. Pretende ainda, difundir o conhecimento
científico e tecnológico para as áreas da engenharia, design de ambientes e
arquitetura que estão estreitamente ligadas ao conforto ambiental.
Palavras-chave: arquitetura bioclimática, sustentabilidade, ambiência, conforto
térmico natural, edifícios escolares.
xi
Abstract ___________________________________________________________
The bioclimatic architecture proposes a sustainable approach through the
diminishment of environmental impacts, energy conservation and the
environmental comfort in edification. It adopts principles of architectural project
concepts and constructive technologies which are suitable to the regional climatic
characteristics to systematize solutions for the environment preservation through
the passive thermal strategies . This study aims to evaluate the thermal comfort,
one of the bioclimatic architecture principles, in a scholar ambience, through the
analysis of climatic data and thermal comfort indexes. The work is developed
through bibliographic and field research by means of measurements and climatic
data analysis and of parameters that influence the human thermal comfort. The
thermal comfort has been evaluated by the black globe temperature and humidity
index (BGHI) and the radiant heat load (RHL), through the collection of thermal
parameters that indicate the individual thermal sensations, from 6 a.m. to 6 p.m,
in the months of February and March 2010, in different environments at the
scholar building of CEFET Campus in Curvelo/MG. After result analysis, it was
verified that the parameters and thermal indexes which were described and
analysed, considered the most relevat in the available technical literature,
showed significative results principally due to the field research in real
environments in use. There was no statistically significative difference in the
confrontation of BGHI nor RHL indexes between full classrooms and empty
classroom, although the values observed for the empty classroom have been
lightly lower. The most relevant contribution of this work is to think over the
integration of bioclimatic architecture principles to the architectural project and to
constructive solutions for the development of a more sustainable civil
construction. It also claims to spread the scientific and technological knowledge
in the field of engineering, environmental design and architecture that are directly
linked to environmental comfort.
Key words: bioclimatic architecture, sustainability, ambience, thermal comfort, school buildings.
1
CAPÍTULO 1
1. INTRODUÇÃO A sustentabilidade ambiental é compreendida através do Relatório Brundtland como a
qualidade de satisfazer as necessidades do presente sem comprometer a capacidade
das gerações futuras para satisfazer as suas próprias (WCED, 1987).
Já o conceito de edificação sustentável, conforme Corbella e Yannas (2003), pode ser
baseado no desenvolvimento de um sistema construtivo que propõe preservar o meio
ambiente e otimizar o uso dos recursos naturais com o objetivo de garantir qualidade
de vida para as gerações atuais e futuras sem, contudo, renunciar às novas
tecnologias construtivas. O entendimento de Adam (2001), sobre o mesmo conceito, é
que o projeto arquitetônico e a construção em si podem ser formados por uma série de
estratégias, que reduzem o impacto ambiental, tendo como benefício o menor
consumo de energia, a proteção dos ecossistemas e mais bem-estar para os
ocupantes da edificação.
A indústria da construção civil vem buscando o desenvolvimento de projetos e
construções baseados na preservação ambiental desde a antiguidade, os quais se
encontram em fontes documentais apontando desde então a preocupação existente
entre o espaço e o ambiente natural. O primeiro registro sobre a consideração do
clima na edificação são os escritos de Vitrúvio no 1º século a.C. O texto introduz as
teorias e razões das proporções dos edifícios privados e recomenda à adaptação ao
clima, ressaltando que a arquitetura deve ser diferenciada de acordo com as
características climáticas de cada região. De acordo com Polião (2002), os ambientes,
devem ser distribuídos e orientados em relação ao sol e conforme o uso a que será
destinado.
Com o advento da revolução industrial, no final do século XVIII, ocorreu a migração do
homem do campo em busca de melhores condições de vida nas cidades. Este
processo resultou em situações nas quais sobressairam as desigualdades sociais e
evidenciaram-se a degradação ambiental gerando um ambiente com questionável
qualidade de vida (FREITAS, 2001).
2
A década de 1960 foi marcada pelo início da conscientização de que a natureza é
vulnerável à intervenção do homem (CARSON, 2002). O termo Arquitetura
Bioclimática foi introduzido pela primeira vez em 1963 através da Carta Bioclimática
que relacionou dados climáticos aos limites do conforto térmico, para identificar
alternativas de projeto como ventilação natural e o uso da radiação solar para
aquecimento no inverno (OLGYAY, 1973).
A crise energética na década de 1970 reforçou o debate sobre o assunto, levando
Rio de
Janeiro, onde tópicos sobre a produção e conservação de energia foram incorporados
à questão (SEMINÁRIO DE ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA, 1985).
O setor da Construção Civil alcançou mais diretamente a discussão sobre a
arquitetura bioclimática, em 1994, com a primeira conferência sobre eficiência
energética das edificações, patrocinada pelo CIB (International Council for Research and Innovation in Building and Construction), em Tampa Flórida (CIB, 1994).
O conceito de arquitetura bioclimática compõe-se de questões relacionadas à
diminuição de impactos ambientais, conservação de energia e o alcance do conforto
ambiental para os ocupantes da edificação. Corbella e Yannas (2003) definem a
arquitetura bioclimática como uma arquitetura preocupada na integração com o clima
local, visando o conforto ambiental. A arquitetura com princípios bioclimáticos é
voltada ao bem estar do usuário e ao equilíbrio dos recursos naturais (OLGYAY,
1998). A edificação de acordo com princípios bioclimáticos tem o condicionamento
térmico natural como fator essencial de projeto atendendo às exigências de conforto
humanas, diante das variações dos fatores climáticos locais (RIVERO, 1986).
Os princípios bioclimáticos inseridos na edificação escolar acentuam a relação entre o
usuário e o ambiente. Assim, o espaço físico escolar deixa de lado a posição de
neutralidade que não compromete ou prejudica a dinâmica educacional para assumir
um papel mais participativo, abrigando seus usuários em um ambiente confortável
termicamente (AZEVEDO, 2002; BERTOLOTTI, 2007; LOPES, 2009; TORO, 2005).
3
No caso da arquitetura escolar brasileira, segundo Kowaltowski e Funari (2005), várias
vezes adotam-se projetos padrões que não levam em consideração o clima local, e,
por conseguinte ampliam os problemas em relação ao conforto térmico.
Os projetos de Richard Neutra1 ressaltam a importância da luminosidade, ventilação e
visibilidade na arquitetura escolar, para um processo de ensino aprendizagem mais
eficaz. Estudos sobre o comportamento dos alunos em sala de aula foram apoiados
em hipóteses de documentos científicos da época, que apontavam a necessidade de
um volume de oxigênio duas ou três vezes maior para as crianças do que para um
adulto, ocasionando a implementação de sistemas eficientes para a constante troca de
ar nas salas de aula. Em muitos casos, sua intuição sobre as características mais
adequadas para o ambiente escolar foi posteriormente comprovada por estudos
científicos (NEUTRA, 1948; LAMPRECHT, 2000).
A sociedade do século XIX procurou se humanizar no espaço urbano, bem como a
escola buscou a humanização no seu espaço. Escolas foram construídas longe das
polis, sua localização em local reservado evitaria
as condições anti-higiênicas e contrárias à sua missão social e educadora (Rousseau,
apud Frago e Escolano, 1998).
Assim, tendo em vista o adequado condicionamento térmico das edificações torna-se
essencial desenvolver pesquisas de avaliação, em fase de operação, relacionadas ao
conforto ambiental, onde se podem identificar e avaliar suas deficiências, e ainda
propor soluções para as próximas edificações. Isto ocorre, principalmente, em
edificações escolares, onde a sensação de conforto ou desconforto térmico podem
influenciar no aprendizado.
1 Richard Neutra (1892 1970), arquiteto austríaco naturalizado americano. Visitou o Brasil, em 1945, e inspirado pelas características climáticas do país publicou posteriormente o livro Arquitetura social em países de clima quente, em que reuniu projetos para o programa de educação e saúde do governo de Porto Rico, além de trabalhos para áreas habitacionais na Califórnia mostrando a racionalização e adequação climática em seus projetos.
4
1.1. Justificativa
O condicionamento térmico natural, um dos princípios da arquitetura bioclimática não
é, na maioria das vezes, aplicado em grande parte das edificações, o que leva a um
maior consumo de energia, devido ao uso de sistemas mecânicos de climatização,
que geralmente não contribuem para a sustentabilidade.
O setor de edificações é considerado o mais promissor para redução das emissões de
carbono, mas para isso é necessário alterações no projeto das edificações, através da
diminuição do uso de refrigeração artificial e na inserção de meios passivos de
condicionamento (IPCC, 2007; NEVES, 2006). O setor público e comercial no Brasil,
quando somados, consomem 30,7% de energia elétrica disponível, sendo
aproximadamente 50% deste valor destinado ao condicionamento térmico (BRASIL,
2005). Pesquisas indicam que grande parte da insatisfação dos ocupantes nos seus
ambientes de trabalho advém do desconforto térmico, sendo este também um dos
principais itens relacionados à produtividade dos ocupantes (HUIZENGA et al., 2006;
ZHANG et al., 2007). Assim, experimentos in loco em ambientes ocupados pelos seus
usuários denotam maior representatividade do que aqueles desenvolvidos em
ambientes laboratoriais (DE DEAR et al., 1997; XAVIER, 2000).
Conforme os princípios bioclimáticos, o projeto da edificação deve estar em equilíbrio
com o entorno imediato, levando em conta o microclima e os recursos naturais, a
radiação solar, a temperatura, as correntes de ar e a vegetação. O projeto deve
procurar, ainda, utilizar soluções passivas para ganhos ou perdas de calor com o meio
para evitar o uso de sistemas artificiais de condicionamento do ar, para proporcionar o
controle ambiental natural, no entorno e no interior da edificação, bem como amenizar
os efeitos climáticos sobre o ambiente e os usuários (RIVERO, 1986).
Desta forma, a avaliação do conforto térmico em edificação escolar, é essencialmente
importante, pois as escolas são locais que abrigam um grande número de usuários
durante longo período e que devem apresentar um bom desempenho acadêmico.
Neste panorama, outros aspectos também são importantes para a edificação escolar,
tais como o lumínico, o acústico e o ergonômico. Nesta pesquisa, o objeto principal de
estudo é o condicionamento térmico natural, que é conceituado por Rivero (1986)
5
como a técnica que estuda os métodos para que o espaço habitado apresente as
condições térmicas exigidas pelo ser humano, gerando o conforto térmico ao usuário
dos ambientes edificados.
O número ainda reduzido de dados sobre as condições de conforto térmico da
população brasileira, especialmente acerca de estudantes no exercício das atividades
escolares, leva ao uso de parâmetros e limites determinados em outros países, com
condições climáticas bastante diferentes, tornando questionável a sua eficiência e
validade (GRZYBOWSKI, 2004; ARAÚJO 2001; XAVIER, 1999; XAVIER, 2000).
Neste contexto, pesquisas brasileiras têm apresentado resultados de diversos índices
de conforto adaptativo para essa realidade, mas observam-se limitações quanto à
determinação do conforto térmico dos usuários de uma edificação, conforme destacam
Pereira e Assis (2010).
Busca-se, através deste trabalho contribuir com a pesquisa no campo do conforto
ambiental, mais especificamente sobre o conforto térmico e no desempenho da
ambiência nas edificações escolares. Emprega-se o Índice de Temperatura de Globo
Negro e Umidade (ITGU) e de Carga Térmica de Radiação (CTR), índices de conforto
térmico, comumente utilizados para medir o conforto térmico de instalação para
produção animal, até a presente data.
6
1.2. Objetivos
1.2.1. Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo geral avaliar o condicionamento térmico natural, um
dos princípios da arquitetura bioclimática, na ambiência escolar, através da análise de
dados climáticos e índices de conforto térmico ITGU e CTR.
1.2.2. Objetivos Específicos
Identificar edificações escolares com soluções arquitetônicas e
construtivas que incorporem conceitos de arquitetura bioclimática;
Levantar dados climáticos da região na qual está situada a edificação
em estudo;
Coletar dados climáticos no interior e exterior do edifício escolar, na
região estudada;
Analisar dados climáticos coletados para os ambientes ocupados e
vazio;
Avaliar os índices de conforto térmico para o edifício escolar estudado,
até então empregados para a produção animal;
Identificar aspectos de sustentabilidade aplicados como conceitos de arquitetura bioclimática e de eco-design nas soluções de projetos na arquitetura tropical.
7
1.3. Estrutura do trabalho
A dissertação está organizada em 6 capítulos. O capítulo 1 faz as considerações
iniciais que contextualizam e justificam o tema da pesquisa apresentando os princípios
que o norteiam.
O capítulo 2 abrange a revisão de literatura que apresenta uma abordagem sobre a
arquitetura bioclimática no contexto brasileiro, descreve o clima e sua relação com a
edificação, expõe as variáveis e índices do ambiente térmico, discute sistemas de
avaliação sobre o conforto térmico humano obtidos em ambientes laboratoriais e em
ambientes reais. O capítulo contempla ainda os princípios bioclimáticos aplicados à
edificação, de uma maneira geral e a relação da arquitetura escolar com
condicionamento térmico natural.
O capítulo 3 descreve a metodologia adotada para implementação do procedimento
experimental de coleta de dados.
O capítulo 4 descreve o objeto de estudo, apresentando o projeto do campus do
CEFET no município de Curvelo/MG, as características climáticas da região, e
características gerais do projeto arquitetônico e do sistema construtivo.
O capítulo 5 apresenta a análise dos dados do programa experimental através dos
resultados e discussão.
As conclusões são apresentadas no capítulo 6 assim como as sugestões para
trabalhos futuros.
8
CAPÍTULO 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. Arquitetura bioclimática no contexto brasileiro
A Arquitetura Bioclimática busca conceber ao ambiente construído harmonia entre as
características arquitetônicas e as zonas climáticas do local onde os edifícios estão
inseridos. Propondo o máximo proveito dos fenômenos naturais em benefício de um
maior conforto ambiental no interior do edifício através da adoção de elementos
adequados às características regionais, condizentes com as exigências de um
respectivo clima (OLGYAY,1998).
Segundo Adam (2001), a arquitetura bioclimática se baseia na investigação das
relações harmônicas entre os seres humanos e as características climáticas de um
local, com o objetivo de minimizar a energia consumida.
No Brasil, desde o período colonial, verifica-se certa preocupação com as questões
relacionadas ao conforto térmico, devido ao clima quente e ao elevado nível de
insolação, através do uso de elementos de proteção solar como os muxarabis, as
gelosias ou as varandas. Durante o século XIX, o uso de tais soluções incorporadas à
arquitetura tradicional, com o objetivo de minimizar o calor foram substituídas pelos
estilos advindos dos materiais de construção importados que chegavam ao país, tais
como ferro e vidro (CRUZ, 1999; CARAM, 2004).
No início do século XX, começam no Brasil uma série de estudos sobre a insolação e
a ventilação, devido às questões relacionadas à salubridade e higiene das habitações.
A princípio preocupava-se apenas que o sol fosse agente microbicida. No entanto,
notou-se que, diferentemente dos países europeus, regiões com temperaturas
elevadas como o Brasil deveriam observar a incidência dos raios solares, pois o
excesso destes causava o desconforto térmico (RAHAL, 2006).
Neste panorama, o clima é um fator físico que interferiu na arquitetura brasileira, pois o
país situa-se quase que inteiramente entre o Equador e o Trópico de Capricórnio,
estando sua parte meridional bastante próxima deste, o que leva a temperaturas
9
bastante elevadas durante condições de verão. Sendo assim, o primeiro problema que
se colocava frente aos construtores era o de combater o calor e o excesso de
luminosidade advindos da intensa radiação solar (BRUAND, 1981).
Orientações técnicas relacionando aspectos de insolação, orientação, largura das
ruas, e altura dos edifícios, contribuíram com o desenvolvimento de diagramas de
insolação e projeção de sombras em edifícios, indicando o número de horas de
insolação nas diversas fachadas e em diferentes épocas do ano, propondo até mesmo
recomendações construtivas (ALBUQUERQUE, 1916). Àquela época, foi verificada a
necessidade de se criar preceitos adequados ao Brasil no que se refere à incidência
solar, largura e altura dos edifícios, estudando-se os aspectos da latitude local, o clima
e os hábitos do povo.
Na década de 1930, foram realizados estudos para verificar se as sensações térmicas
dos brasileiros são equivalentes às dos americanos (dadas pelo índice das
temperaturas efetivas) no Instituto de Tecnologia do Rio de Janeiro (SÁ, 1934 e 1936).
Analisou-se ainda, qual seria a orientação mais adequada para os edifícios localizados
em 8 cidades brasileiras em diferentes regiões do país (SÁ, 1942). O estudo foi em
relação à quantidade total de calor recebido por paredes orientadas para norte, sul,
leste e oeste. Os cálculos foram realizados para o solstício de inverno, o solstício de
verão e os equinócios, e também foram considerados os ventos dominantes. Entre os
municípios analisados na pesquisa está a cidade de Belo Horizonte MG.
questionamento sobre qual seria a direção dos raios solares em diferentes horas do
dia em condições de verão, em São Paulo. A intenção era estudar maneiras de
proteger o interior das edificações contra o excesso de sol, desta forma escolhendo a
posição mais adequada para as janelas (PINHEIRO, 1943).
Segawa (2003) ressalta as pesquisas de Albuquerque, Pinheiro e Sá como relevantes
para consolidar a investigação sobre a arquitetura bioclimática no Brasil. Tais
trabalhos demonstram que, desde o início do século XX, estudos técnicos e científicos
foram realizados para analisar os efeitos do sol e da ventilação específicos para o
clima brasileiro.
10
A vasta extensão territorial do Brasil implica em uma grande diversidade de climas
evidenciando a importância da NBR 15220 (ABNT, 2003), que trata especialmente do
desempenho térmico de edificações, sendo que a parte 3 consta da implantação de
um zoneamento bioclimático para o Brasil e diretrizes construtivas para cada zona
bioclimática para habitações residenciais de interesse social. Tais diretrizes visam
contribuir para que a cultura construtiva do país incorpore as técnicas da Arquitetura
Bioclimática, entendida como aquela em que a qualidade ambiental e a eficiência
energética são obtidas através do aproveitamento racional dos recursos naturais. Além
disso, favorece a adequação entre ambiente construído, meio climático e
necessidades humanas, beneficiando a racionalização do consumo de energia; e o
conforto ambiental.
2.2. O clima e as edificações
Conforme Trewartha (1954), uma região climática é qualquer porção da superfície
terrestre sob elementos climáticos e características climáticas similares. Já para
Lamberts et al. (1997) o clima é a condição média do tempo em uma dada região,
baseada em medições normalmente verificadas durante um período de trinta anos. O
tempo é a somatória das condições atmosféricas de um lugar, em um curto período de
tempo, em consequência da combinação de temperatura, pressão, umidade, ventos e
precipitação, o que representa um estado momentâneo da atmosfera. Assim o clima é
a generalização das condições do tempo dia após dia, enfatizando características e
distribuições, através da variação constante das condições do tempo e das mudanças
de estação.
Araújo e Araújo (2009) consideram como fatores climáticos globais, a radiação,
latitude, altitude, massas de água e terra; os locais, a topografia, vegetação e
superfície do solo; e como elementos climáticos, a temperatura, umidade, movimento
do ar e precipitações. Os fatores climáticos locais determinam as condições do
microclima, isto é, o clima em um determinado local, como, por exemplo, uma cidade,
uma rua, ou mesmo uma edificação.
O uso global dos elementos climatológicos e geofísicos para o planejamento e projeto
urbanos confere benefícios para a qualidade ambiental das cidades, das edificações e
11
de seu entorno. Quatro etapas foram propostas por Olgyay (1998) para projetar
considerando as relações entre as edificações e os climas regionais:
a) Análise dos elementos climáticos locais;
b) Avaliação das sensações humanas;
c) Análise das soluções tecnológicas para cada tipo de problema de conforto
térmico;
d) Projeto arquitetônico, tendo em vista as três etapas descritas.
Olgyay (1998) desenvolveu uma carta bioclimática, para a adaptação da edificação ao
seu entorno. Foi produzida para a zona de clima temperado dos EUA, mas é também
muito utilizada para outras zonas, observando que seja feita a adaptação necessária.
Segundo o autor, deve-se considerar uma defasagem de 2ºC a 3ºC na zona de
conforto. Esta defasagem será para menos onde a temperatura média do ar for mais
baixa e para mais em zonas onde a temperatura é mais elevada. A FIG. 1 mostra a
carta bioclimática desenvolvida por Olgyay adaptada por Lamberts et al. (1997).
FIGURA 1: Carta Bioclimática de Olgyay. Fonte: LAMBERTS et al., 1997.
12
Olgyay (1998) afirma que, em função dos numerosos microclimas existentes em uma
região, deve-se dar especial atenção à implantação de uma edificação. Disso resulta
maior ou menor ganho de radiação solar e, particularmente nas regiões quentes e
úmidas, possibilidade de conforto térmico interno, através da ventilação natural via
aproveitamento eficiente da direção predominante do vento. Da mesma forma, faz-se
necessário encontrar equilíbrio nas definições de projeto com respeito à vegetação
circundante, sendo que a vegetação do tipo rasteiro, além de absorver a radiação
direta incidente, esfria o ar do entorno em função de seu processo de evaporação.
Givoni (1976) também desenvolveu uma carta bioclimática corrigindo algumas
limitações do diagrama de Olgyay. O diagrama de Olgyay era aplicado para situações
externas, então Givoni compôs uma carta bioclimática através das temperaturas
internas da edificação, com as estratégias construtivas mais adequadas ao clima,
propondo uma Carta Bioclimática adaptada ao clima de países em desenvolvimento
(LAMBERTS et al., 1997).
A carta bioclimática de Givoni, mostra no seu centro a delimitação da zona de
conforto. Nas áreas próximas é possível adotar soluções em que o condicionamento
térmico natural supre as demandas de conforto térmico dos usuários do edifício. Na
FIG. 2 é mostrada a carta bioclimática de Givoni adaptada para o Brasil por Lamberts
et al. (1997).
FIGURA 2: Carta Bioclimática de Givoni. Fonte: LAMBERTS et al., 1997.
1. Zona de conforto;
2. Zona de ventilação;
3. Zona de resfriamento evaporativo;
4. Zona de massa térmica para resfriamento;
5. Zona de ar condicionado;
6. Zona de umidificação;
7. Zona de massa térmica para aquecimento;
8. Zona de aquecimento solar passivo;
9. Zona de aquecimento
solar artificial.
13
Givoni (1998) afirma que são muitas as características, em um projeto de arquitetura,
que afetam a edificação, pelo que indica quatro formas de interação da construção em
seu meio ambiente:
a) A efetiva exposição solar dos elementos envidraçados ou opacos que
pertencem ao envelope (suas paredes e cobertura);
b) O efetivo ganho de calor solar do edifício;
c) A taxa de ganho ou perda condutiva e convectiva de calor para o ar ambiente;
d) O potencial para ventilação natural e resfriamento passivo do edifício.
Fornece ainda as principais características que afetam a interação do edifício com o
meio ambiente, tais como, a forma do edifício, a orientação e condições de
sombreamento das janelas, o tamanho e localização das janelas sob o aspecto da
ventilação, a orientação e cor das paredes. É também fator relevante considerar a
escolha dos materiais que compõem o envelope, visto que através deles é que
acontece o acréscimo ou decréscimo de calor interno, que é função, entre outros
fatores, da quantidade de radiação solar incidente na superfície (LAMBERTS et al.,1997).
2.3. Conforto térmico humano
O homem é considerado homeotérmico, pois mantém a temperatura do núcleo
corporal aproximadamente constante, não sendo alterada rapidamente devido às
flutuações do ambiente externo (BAÊTA e SOUZA, 1997). Como a temperatura interna
do organismo mantém-se geralmente constante, quando o meio apresenta variações
bruscas das condições térmicas, o sistema termo-regulador do homem é ativado,
reduzindo ou aumentando as perdas de calor pelo organismo através de alguns
mecanismos de controle, como reação ao frio e ao calor (CÂNDIDO et al., 2010). Essa
temperatura constante é de 37°C para o homem, com limites bastante estreitos entre
36,1°C e 37,2°C, sendo o limite inferior de 32°C e o limite superior 42°C para
sobrevivência (FROTA e SCHIFFER, 2001).
Quando o organismo não precisa recorrer a nenhum mecanismo de termo-regulação,
perde para o ambiente o calor produzido pelo metabolismo compatível com a atividade
14
realizada, e assim experimenta-se a sensação de conforto térmico (CÂNDIDO et al., 2010).
As alterações que ocorrem entre a produção e a liberação do calor através do
organismo do homem podem causar desconforto térmico, ou até patologias em casos
de estresse térmico. Estudos do balanço térmico entre o homem e o ambiente em
câmaras climatizadas por Fanger (1972) propõem modelos normalizados na ISO 7730
(2005). A ISO 7730 (2005) define o confor
-se de um estado essencial que só
pode ser alcançado quando os parâmetros físicos de ambiente térmico se encontrem
o proporcionem condições que
permitam ao organismo ajustar-se (OSH, 2007; BUDAIWI, 2007).
O estudo do conforto térmico envolve variáveis ambientais e pessoais. Segundo
Fanger (1972) o conforto térmico é uma condição da mente que expressa satisfação
com o ambiente térmico. Assim, devido as diferenças individuais das pessoas não é
possível que um mesmo grupo vivenciando o mesmo ambiente, ao mesmo tempo,
permaneça satisfeito com as condições térmicas do local.
Devido às diferenças dos indivíduos na sensação de conforto, satisfazer todos os
ocupantes de um espaço é bastante difícil, então é importante tentar reduzir o número
de indivíduos insatisfeitos. Segundo a ISO 7730 (2005) mesmo quando o indivíduo
está perante um ambiente com neutralidade térmica, existem 5% de insatisfeitos com
aquelas condições.
A norma ASHRAE 55 (2004) foi elaborada para avaliar o conforto térmico de
ambientes em edificações, relacionando as condições em que uma fração de
ocupantes considera o ambiente termicamente aceitável. Devido às variações
psicológicas e fisiológicas dos indivíduos foram coletados quantidade suficiente de
dados de laboratório e de pesquisas de campo por meio de análise estatística que
permitiu verificar, através de parâmetros atuais, um intervalo aceitável de temperatura
para os ocupantes dos ambientes monitorados. A norma ainda determina intervalos de
temperatura interna aceitáveis, conforme a média mensal de temperatura externa de
um local, conforme a FIG. 3.
15
Para utilizar estes limites, são necessários dados mensais de temperatura externa do
local. Os limites aceitáveis de temperatura interna não podem extrapolar a temperatura
externa acima e abaixo dos pontos finais das curvas. Para uso deste gráfico a média
da temperatura externa mensal não deve ser inferior a 10 °C ou superior de 33,5 °C e
não são necessários dados sobre umidade relativa e velocidade do ar (ASHRAE 55,
2004). Ao relacionar a temperatura interna ao clima exterior em espaço condicionado
naturalmente não é necessário levar em conta o vestuário do ocupante.
Segundo Frota e Schiffer (2001) para avaliar as condições de conforto térmico o
indivíduo deve estar apropriadamente vestido e sem problemas de saúde ou de
aclimatação. Como o conforto térmico depende de variáveis ambientais e
psicofisiológicas, os índices de conforto térmico devem agrupar condições que
proporcionam as mesmas respostas.
As variáveis ambientais que provocam ao ocupante as sensações de conforto ou
desconforto são: temperatura do ar, umidade relativa do ar, velocidade do ar e
temperatura média radiante (FANGER, 1972). Estas variáveis físicas são as mesmas
Temperatura externa média do ar (°C)
Tem
pera
tura
inte
rna
do a
r (°C
)
FIGURA 3: Intervalos de temperatura interna aceitáveis para espaços condicionados naturalmente (adaptado). Fonte: ASHRAE 55, 2004.
80% limite de aceitabilidade
90% limite de aceitabilidade
16
aplicadas para ambientes de produção animal (BAÊTA e SOUZA, 1997; PEIXOTO,
2004). As variáveis psicofisiológicas são aquelas de caráter subjetivo ao usuário como
a atividade desempenhada pelo ocupante do espaço e o vestuário (ASHRAE 55, 2004;
FANGER, 1972; GONZALEZ et al.,1986; KOENIGSBERGER, 1977). Alguns estudos
correlacionam ainda ao conforto térmico o sexo dos usuários (FANGER, 1972;
MCNALL et al., 1967; NEVINS et al.,1966).
Nos ambientes escolares a manutenção de um clima confortável é essencial para a
melhoria do desempenho acadêmico dos estudantes (WARGOCKI et al., 2005;
KROEMER e GRANDJEAN, 2005). A alteração acentuada das variáveis ambientais
pode gerar, no caso de ambiente bastante quente, cansaço e sonolência, bem como
reduzir a prontidão e aumentar a tendência de falhas, enquanto no ambiente mais frio
pode reduzir o estado de alerta e a concentração (KROEMER e GRANDJEAN, 2005).
Os primeiros estudos científicos em relação aos efeitos da qualidade do ambiente
térmico em espaços escolares e a performance dos estudantes começaram por volta
de 1950 (CORGNATI et al., 2008).
Wargocki et al. (2005), em pesquisa realizada em salas de aula com crianças de 10
anos, evidenciou que, com a melhoria das condições de temperatura do ar, o
desempenho cognitivo melhorou.
De acordo com ISO 7730 (2005) as salas de aula e espaços similares devem
apresentar a temperatura operativa para o verão de 24,5 ± 1,5ºC e para o inverno de
22 ± 2ºC., sendo que estes critérios levam em consideração o uso de vestuário normal
consoante a época.
Recomendações diferentes em relação à ISO 7730 (2005) são observadas em outros
estudos científicos igualmente para atividades sedentárias. Kroemer e Grangjean
(2005) ressaltam que a temperatura em ambientes de escritório deve variar entre 20 e
21ºC no inverno e 20 e 24ºC no verão. Mumovic et al. (2008), citando a CIBSE Guide,
refere que, em espaços de ensino, a temperatura deveria estar entre 19 e 21ºC no
inverno e para o verão não se faz referência.
17
Pesquisas têm mostrado que a temperatura exterior e a possibilidade de controle da
temperatura interior do ambiente influenciam a preferência térmica. Neste sentido,
Corgnati et al. (2008) realça os estudos realizados por Mcintyre (1980) o qual destaca
a preferência dos indivíduos por ambientes neutros, ou seja confortáveis. Através
deste estudo verificou-se que pessoas de climas moderados preferem os ambientes
outro lado, que as pessoas de climas frios
-se ainda que a existência de
sistemas de climatização podem influenciar a sensação de conforto, sendo que
pessoas em ambientes internos regulados naturalmente sentem-se mais confortáveis
do que em ambientes internos fechados e completamente condicionados
artificialmente (CORGNATI et al., 2008; ISO 7730, 2005).
2.4. Variáveis e índices de conforto térmico
As variáveis de conforto são parâmetros que indicam a sensação térmica do indivíduo:
temperatura de bulbo seco (TBS), temperatura de globo negro (TGN), umidade relativa
do ar (UR), velocidade do ar (Var) e temperatura média radiante (TRM), esta última
utilizada para determinação do índice de Carga Térmica de Radiação (CTR). O índice
de temperatura de globo negro e umidade (ITGU) tem como variáveis a temperatura
de globo negro (TGN) e temperatura de bulbo úmido (TBU).
Existem ainda índices relacionados à sensação térmica percebida por uma
determinada pessoa no ambiente em que se encontra, mas que não serão analisados
nesse trabalho: voto médio estimado - PMV (FANGER, 1972; ISO 7730, 2005; ISO
10551, 1995; ISO 7726, 1996); PPD - porcentagem de pessoas insatisfeitas (ISO
7730, 2005; ISO 10551, 1995); TO - temperatura operativa (ISO 7730, 2005); TR -
temperatura resultante (GIVONI, 1976; MCINTYRE, 1980).
2.4.1. Temperatura de bulbo seco (TBS) - ºC
A temperatura do ar ou temperatura de bulbo seco (TBS) é considerada a principal
variável do conforto térmico. Costuma ser medida juntamente com a temperatura de
bulbo úmido (TBU) através do psicrômetro giratório, por meio de um tecido no bulbo
do termômetro para que a umidade seja obtida. Nesta pesquisa foi estabelecido outro
dispositivo para a coleta do TBU que será apresentado na metodologia. A variação da
temperatura de bulbo seco nos ambientes pode causar desconforto térmico no corpo
18
FIGURA 4: Fenômenos que intervêm no balanço térmico da camada superficial da Terra. Radiação solar (I), Evaporação (E), Convecção (CV), Radiação de onda longa (R) e Condução (CD). Fonte: RIVERO, 1986.
humano. Segundo Peixoto (2004) o entendimento dos níveis de temperatura em uma
região é importante para implantação de edificações.
Rivero (1986) explica que a temperatura do ar é consequência de um complexo
balanço energético conforme ilustra a FIG. 4.
No ambiente externo a energia proveniente do sol passa pela atmosfera, camada que
serve de filtro protetor. Parte dessa energia é refletida (de volta para o universo) pelas
nuvens, e uma outra porção é absorvida e posteriormente difundida para a terra. Essa
energia dispersa pela abóbada Celeste e a energia que entra direto atingindo a
superfície terrestre determinará a transmissão do calor por condução e as perdas por
evaporação, convecção e radiação, através da condutividade e capacidade térmica do
solo ou qualquer outro receptor (RIVERO, 1986).
De acordo com Lamberts et al. (1997) a temperatura do ar é consequência direta dos
raios solares: eles aquecem o solo, e por convecção, o ar é aquecido, determinando a
troca de calor por convecção entre os usuários e o ambiente.
Conforme Araújo (2001) no ambiente interno a temperatura do ar em espaços pouco
ventilados aumenta geralmente do piso ao teto e, se esta variação for elevada, pode
acontecer desconforto com sensação de calor ao nível superior do corpo e de frio ao
nível inferior, embora o corpo, como um todo, esteja em neutralidade térmica.
19
FIGURA 5: Carta psicrométrica. Fonte: Software Analysis 2.1.5 UFSC.
2.4.2. Temperatura de globo negro (TGN) - ºC
A Temperatura de globo negro (TGN) é obtida através do termômetro de globo negro a
partir de uma esfera oca de cobre, com diâmetro de 15 cm, pintada externamente com
duas camadas de tinta preta fosca. A temperatura é fornecida por um sensor colocado
no centro interno da esfera.
A TGN fornece indicações dos efeitos combinados de temperatura do ar, temperatura
radiante e velocidade do vento (BOND e KELLY,1955; PEIXOTO, 2004). As leituras
obtidas pelo termômetro de globo negro fornecem parâmetros para as determinações
dos índices de conforto térmico ITGU e CTR.
2.4.3. Umidade relativa do ar (UR) - %
A umidade absoluta do ar é a quantidade de água contida em um volume de ar úmido.
Geralmente para determiná-la utiliza-se um psicrômetro, que mede a temperatura de
bulbo seco e a temperatura de bulbo úmido. Através dessas duas leituras obtêm-se o
valor da umidade relativa do ar utilizando a carta psicrométrica, conforme a FIG. 5
(ISO 7726, 1996).
UR %
20
As características topográficas e a ocupação urbana podem influenciar a umidade do
ar. O excesso de pavimentação, por exemplo, reduz a quantidade de vegetação
causando a redução da umidade do ar, alterando por sua vez o regime de chuvas
(LAMBERTS et al., 2005).
A umidade do ar, juntamente com a velocidade do ar, intervém na perda de calor por
evaporação. Como aproximadamente 25% da energia térmica gerada pelo organismo
é eliminada sob a forma de calor latente (10% por respiração e 15% por transpiração)
é importante que as condições ambientais favoreçam estas perdas (LAMBERTS et al., 2005).
Assim, a umidade do ar está relacionada com as condições de temperatura do ar e
exerce influência no conforto térmico das pessoas. Num país tropical como o Brasil, o
excesso de umidade gera certo desconforto nas pessoas, devido à saturação do ar,
que impede a evaporação do suor, aumentando a sensação de calor. A baixa umidade
por outro lado, resseca as mucosas nasais e às vezes dificulta a respiração (PERÉN,
2006).
2.4.4. Velocidade do ar (Var) - m/s
Em ambientes térmicos, a velocidade do ar (Var) é considerada a magnitude do vetor
velocidade do fluxo de ar no ponto de medição, e deve ser levada em consideração
nos estudos de conforto térmico devido à sua participação na transferência de calor
por convecção e por evaporação na posição da pessoa. Os tipos de equipamentos
mais comuns para a medição da velocidade do ar são os anemômetros de fio quente,
direcionais, e os anemômetros de esfera aquecida, omnidirecionais (XAVIER, 2000).
A velocidade do ar em ambientes internos costuma ter valores abaixo que 1m/s,
conforme ressalta Araújo (2001) e acontece sem a ação direta do vento. A convecção
natural ocorre devido à diferença de temperatura no ambiente, onde o ar quente
menos denso sobe e o ar frio mais denso desce. A evaporação do corpo humano
cresce com o deslocamento do ar retirando a água em contato com a pele e reduzindo
a sensação de calor (XAVIER, 2000).
21
2.4.5. Carga térmica de radiação (CTR) - W.m-2 Segundo ESMAY (1974), a carga térmica de radiação (CTR), expressa a radiação total
que incide sobre o globo negro. O cálculo da CTR é realizado em função da
temperatura radiante média (TRM), através da expressão de Stefan-Boltzman, dada
pela equação 1.
(eq. 1)
Onde:
CTR = carga térmica radiante, W.m-2.
= constante de Stefan-Boltzmann, (5,67 x 10-8 W.m-2.K-4).
TRM = temperatura radiante média, em K.
A temperatura radiante média pode ser definida como uma temperatura que
representa a transferência de calor por radiação das superfícies circundantes do
ambiente para as pessoas (PEIXOTO, 2004; LAMBERTS et al., 2005).
A TRM pode ser determinada pela equação 2:
(eq. 2)
Onde:
var = velocidade do vento, em m.s-1.
Tgn = temperatura de globo negro, em K.
Tbs = temperatura de bulbo seco, em K.
Para se obter a temperatura radiante média o equipamento mais usado é o
termômetro de globo negro (PEIXOTO, 2004; XAVIER, 2000).
22
2.4.6. Índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU)
Entre os índices de conforto térmico destaca-se o índice de temperatura e umidade
(ITU), desenvolvido por Thom (1959), como um índice de conforto térmico humano
que associa a temperatura de bulbo seco e a temperatura do bulbo úmido, e o
desenvolvido por Buffington et al. (1981), denominado black globe humidity index
(BGHI) índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU). O índice ITGU é
considerado o mais adequado para representar as condições de conforto térmico em
regiões quentes, para a produção animal por incorporar a temperatura de bulbo seco,
umidade relativa, velocidade do ar e a radiação na forma de temperatura de globo
negro, em um único valor (PEIXOTO, 2004). O ITGU é calculado pela equação 3:
(eq. 3)
Onde:
Tgn = temperatura de globo negro ºC.
Tbu = temperatura de bulbo úmido ºC.
ITGU é adimensional.
Quanto ao ITGU, como índice de conforto térmico para instalações de produção
animal, Baêta e Souza (1997) citam o National Weather Service (EUA), que
estabelece as seguintes faixas de ITGU para os bovinos: até 74 indica condição de
conforto, entre 75 e 78 a situação é de alerta, 79 a 84 caracteriza perigo e acima de 84
depara-se com situação de emergência. Segundo pesquisa realizada por Turco (1997)
para os suínos em terminação o limite superior de conforto térmico em relação ao
ITGU, é igual a 72. Considerando que suíno é um animal homeotermo, assim como o
homem, e por isso tem a capacidade de manter a temperatura do núcleo corporal
dentro de limites relativamente estreitos mesmo que a temperatura ambiental flutue, o
animal tende a gastar energia para manter sua homeotermia quando este é submetido
a temperaturas que lhe causem desconforto térmico (BAÊTA e SOUZA, 1997).
23
2.5. Estudos de conforto térmico em ambientes laboratoriais
O ambiente laboratorial ou câmara climatizada é, de acordo com Humphreys (1992),
um local construído onde o ambiente térmico pode ser controlado pelo pesquisador.
Os voluntários permanecem no ambiente realizando suas atividades e então são
perguntados sobre as condições ambientais, as quais vão sendo ajustadas até que os
ocupantes demonstrem as condições de conforto. Fanger (1970), através de estudos
realizados em câmaras climatizadas na Dinamarca enunciou sua teoria referente à
determinação da sensação de conforto térmico conhecida como modelo do PMV (voto
médio estimado).
Os estudos em ambiente laboratorial conforme Xavier (2000) não apresentam uma fiel
reprodução do ambiente real. A precisão dos valores tabelados para as variáveis
pessoais, atividade e vestimentas, nem sempre é a desejável, e os pressupostos
inseridos são de validade para as condições específicas em que o estudo foi realizado,
sendo questionável seu uso generalizado.
2.6. Estudos de conforto térmico em ambientes reais
A pesquisa in loco ocorre através da observação e análise das pessoas em seus
ambientes reais, realizando suas atividades e com suas roupas usuais, onde as
pessoas são questionadas em relação ao ambiente térmico.
Humphreys (1976) estudou resultados de pesquisas de campo já realizadas, e relatou
que a temperatura que as pessoas consideram confortáveis, independentes de sexo,
idade ou raça, poderiam ser determinadas com base nas temperaturas médias
internas dos ambientes em que elas permaneciam, havendo variação de mais ou
menos 1º C sobre essa temperatura média. Ainda segundo Humphreys (1976) não é
possível uniformizar as temperaturas internas dos ambientes em todo o mundo, pois
as variações climáticas sazonais são diversas e os índices de conforto variam em
relação à temperatura média de cada região. Humphreys (1995) realizou um estudo de
campo sobre uma família convencional e concluiu que não é necessário saber
questões a respeito da fisiologia térmica dessas pessoas, para confirmar seus estados
de conforto térmico. Deve-se, segundo o autor, saber muito a respeito dos hábitos das
pessoas e o que elas fazem para se adaptar ao meio em que habitam.
24
Matthews e Nicol (1995) avaliaram também aspectos relacionados à variação das
atividades desenvolvidas em um ambiente de fábrica e concluíram que a temperatura
de globo, mais adequada, está em harmonia com os estudos de Humphreys (1976),
que demonstram que 90% da variação nas temperaturas de conforto, podem ser
explicadas pela variação da temperatura média externa. Embora oriundas de
pesquisas diferentes, as duas correntes de pesquisa possuem o mesmo objetivo final:
a busca das condições que mais satisfaçam o homem com relação às suas sensações
térmicas.
2.7. Princípios bioclimáticos aplicados à edificação
De acordo com Olgyay (1998), para o equilíbro de conforto, o movimento do ar deve
ser avaliado tanto positiva como negativamente. Em períodos frios deverá ser
bloqueado para impedir sua penetração nos ambientes internos, no entanto, em
épocas de calor, deve ser admitido e utilizado para melhorar as condições de conforto.
O movimento do ar em climas frios aumenta a sensação de frio. Em climas quente-
úmidos, favorece a evaporação do vapor de água (suor), promovendo uma sensação
de frescor. Em termos gerais, na região tropical, o vento produz sensação de frio
agradável para melhorar o conforto térmico, sendo indispensável sua incorporação ao
projeto arquitetônico. Conhecer a direção e a velocidade do vento, antes de projetar, é
importante para localizar as aberturas do edifício a fim de favorecer a ventilação
cruzada.
A carta bioclimática de Olgyay (1963) sugere estratégias de adaptação da edificação
ao clima, com base nos dados do clima externo. A carta construída tendo como
ordenada a temperatura de bulbo seco e como abscissa a umidade relativa do ar,
apresenta a zona de conforto indicada no centro e os elementos climáticos indicados
com curvas ao redor. Essas fornecem as medidas necessárias de correção para
restabelecer-se a sensação de conforto em qualquer ponto fora da área de conforto.
Para definição da zona de conforto, o autor explica que se trata de um processo
complexo, e deve estar de acordo com as diferentes regiões geográficas, já que
condições climáticas mais quentes elevam os requerimentos térmicos devido a
aclimatação. Esta zona varia de acordo com os indivíduos, os tipos de vestimenta e a
natureza da atividade que se executa dependendo ainda do sexo e da idade. Segundo
25
Olgyay (1963) os limites da zona de conforto não são precisos, pois a zona de
neutralidade térmica que está no centro do conforto, varia com o mínimo de esforço e
facilmente se passa para uma situação de desconforto.
A carta bioclimática proposta por Givoni (1976), tem sido adaptada por ele mesmo e
por autores tais como, Watson e Labs (1983) e Gonzalez et al. (1986). A principal
diferença entre estes dois sistemas é que o diagrama de Olgyay (1963) é desenhado
entre dois eixos, sendo o eixo vertical o das temperaturas (secas) e o eixo horizontal o
das umidades relativas, enquanto que a carta de Givoni é traçada sobre uma carta
psicrométrica convencional (GIVONI, 1992).
Outra diferença nos sistemas é que esse último se baseia em temperaturas internas
ao edifício, as quais foram obtidas através de cálculos, que projetam as temperaturas
esperadas para o interior. O diagrama de Olgyay é aplicável estritamente para as
condições externas. Olgyay (1963) justifica que em suas experiências, as
temperaturas internas se mostraram muito próximas das temperaturas externas e
sugere que seu diagrama seja usado como diretrizes e informações de ventilação,
principalmente para edifícios leves em regiões úmidas como o leste dos Estados
Unidos. Nos sistemas desenvolvidos por Olgyay e Givoni, aparecem alternativas para
dilatar a zona de conforto através da adoção de estratégias arquitetônicas para alterar
a sensação térmica do clima em estudo. No caso da carta de Olgyay, os limites de
conforto foram obtidos de pesquisas anteriores, efetuadas por fisiologistas, e no caso
de Givoni foram baseadas em um índice de conforto térmico desenvolvido por ele
mesmo denominado de ITS (Index of Thermal Stress), de caráter biofísico. No
diagrama bioclimático de Olgyay sugere-se que sejam plotadas as curvas fechadas
das médias diárias (hora a hora), das condições de temperatura e umidade para cada
mês, de uma dada localidade.
2.7.1 Projeto arquitetônico como solução bioclimática
O estudo das trajetórias solares serve para identificar a melhor posição do edifício em
relação ao sol nas quatro estações do ano, conhecer a penetração solar por uma
abertura, além de visualizar as sombras produzidas por um edifício. Com o estudo da
geometria solar é possível orientar um edifício, para efeitos de carga térmica nas
fachadas das aberturas, e de elementos do envoltório da edificação.
26
A arquitetura contemporânea depara-se com inúmeros exemplares nos quais, na
concepção do edifício, não existiu o cuidado com a incidência da radiação solar nas
superfícies, dependendo unicamente do condicionamento artificial (CORBELLA e
como filtro entre as condições externas e internas, controlando a entrada de ar, calor,
De acordo com estudo feito no Kuwait, os autores ressaltam que negligenciar o clima
no projeto é um dos principais motivos para lacunas no desempenho da edificação
(TOUMAN e AL-AJMI, 2005).
Sendo assim, o projeto arquitetônico tem papel relevante em relação ao ambiente
mais sustentável. No panorama internacional, o arquiteto Brian Ford, é um exemplo
que incorpora projetos de estratégias de resfriamento passivo e ventilação natural em
edificações por vários lugares do mundo, como o Estádio Olímpico de Sydney,
Austrália, o Museu Aeroespacial de Duxford no Reino Unido. A Cervejaria Farsons em
Malta também do arquiteto Brian Ford é um exemplo de edificação baseada em
princípios da arquitetura bioclimática. A radiação solar em Malta é bastante elevada,
entretanto o salão de processamento da cervejaria é mantido em temperaturas abaixo
de 27 ºC através de ventilação natural. A estratégia do arquiteto foi incluir no salão
onde a cerveja é processada uma câmara que atua como um amortecedor entre o
ambiente interno e o meio externo. O telhado é a parte do salão, que é exposta
externamente. No verão a área de processamento é isolada desta câmara, que é
aberta ao exterior. O calor absorvido pelas paredes externas é irradiado nesta câmara,
e o ar quente que sobe dentro da câmara sai através das torres no telhado, drenando
o ar externo mais fresco no nível inferior, em uma ventilação por efeito chaminé,
conforme a FIG 6. (RICKABY, 1991).
27
Até o início do século XX, a maneira de se controlar o clima dentro das edificações era
através de estratégias passivas. Com a evolução da tecnologia foram
desenvolvimentos novos sistemas artificiais para o condicionamento de ar, como
exemplo o equipamento de ar-condicionado desenvolvido, por Willis H. Carrier em
1902 (TURNER et al., 2002). Com a criação desse equipamento houve uma
contribuição para o conforto térmico interno dos edifícios. Entretanto, estes novos
sistemas e a disponibilidade de energia barata permitiram que profissionais do setor
da construção ignorassem as características climáticas de cada região, tendo por
resultado a dependência e o uso excessivo de tais sistemas.
FIGURA 6: Edifício da cervejaria Farsons em Malta. Efeito chaminé. (adaptado) Fonte: RICKABY, 1991.
28
As aberturas dos ambientes também exercem papel importante quanto à arquitetura
bioclimática, pois permitem ou dificultam a distribuição do fluxo de ar no interior dos
ambientes, assim como são responsáveis pela proteção contra a chuva, ruídos e
radiação solar excessiva. Desta forma, as aberturas devem ser devidamente
consideradas para não comprometer as condições de conforto térmico.
O fluxo de ar no interior da edificação é determinado pelos principais fatores citados a
seguir: a dimensão e a localização das aberturas de entrada do ar na parede, o tipo e
a configuração das aberturas usadas e a localização de outros componentes
arquitetônicos nas proximidades das aberturas (KOENIGSBERGER et al, 1974;
OLGYAY, 1998).
A dimensão e a localização das aberturas do ar influenciam a velocidade e o padrão
de distribuição do fluxo de ar no interior dos ambientes. A relação entre as aberturas
de entrada e saída do ar é de grande importância nos valores de velocidade média
nos espaços internos. De uma maneira geral, aberturas de entrada com mesma
dimensão das aberturas de saída proporcionam uma melhor distribuição do fluxo de ar
e valores da velocidade média mais uniforme nos ambientes (CÂNDIDO et al., 2005).
Dependendo da localização da abertura, a distribuição do fluxo de ar ocorre de forma
mais concentrada ou mais distribuída no interior do ambiente. Em geral, uma
edificação com várias aberturas distribuídas sobre as diferentes fachadas aumenta o
potencial para se obter maior ventilação natural, pelo fato de produzir significantes
gradientes de pressão em vários pontos da mesma (CÂNDIDO et al., 2005).
Os tipos de abertura influênciam a ventilação dos ambientes por oferecer maior ou
menor resistência à passagem do ar. As esquadrias pivotantes, basculantes e dotadas
de venezianas móveis constituem uma tipologia que permite a passagem dos ventos,
somada ao direcionamento do fluxo do ar, além da possibilidade de integração com o
exterior e proteção contra a radiação solar intensa. Por outro lado, esquadrias de
pouco controle e direcionamento do fluxo de ar, como as de correr, e com folhas em
vidro parecem ser, em alguns casos, as menos indicadas (CÂNDIDO et al., 2005).
29
Conforme Cândido et al. (2005) a adoção de componentes horizontais ou verticais na
proximidade das aberturas das edificações pode interferir no comportamento da
ventilação no interior dos ambientes. A presença de marquises, beirais, protetores
solares, vegetação ou outras projeções semelhantes podem se constituir em
elementos redirecionadores do fluxo de ar conforme a FIG. 7.
2.8 Arquitetura escolar e conforto térmico natural
A arquitetura escolar não pode ser compreendida somente do ponto de vista de um
espaço diferenciado. Ela configura espaço de poder de uma sociedade, de significativa
importância no contexto social, cultural e econômico de um país, principalmente no
que diz respeito a um país em desenvolvimento, com grandes desigualdades
econômicas e sociais. O arranjo físico do ambiente escolar e a adaptação do
estudante a este ambiente permitem a evolução do aprendizado. Nas escolas os
alunos desenvolvem tarefas tal como num posto de trabalho, por isso é essencial
controlar as variáveis ambientais, de forma a evitar situações que diminuam o
desempenho dos estudantes (LULA e SILVA, 2002).
Em meados do século XIX, recomendações foram desenvolvidas para escolas nos
EUA a partir dos trabalhos de Bernard (1851 e 1854), citado por Graça et al. (2007),
que ressaltam a relação entre os parâmetros ambientais e a performance escolar. Em
2002, surge o relatório da National Clearing House for Educational Facilities, o qual
relaciona o desempenho dos estudantes com alguns parâmetros ambientais, tais
como a qualidade de ar interior, a temperatura e umidade, ventilação, condições de
iluminação e acústicas (GRAÇA et al., 2007).
FIGURA 7: Efeito das projeções horizontais no fluxo do ar no interior dos ambientes. Fonte: OLGYAY, 1998.
30
Várias pesquisas têm sido desenvolvidas para determinar novos critérios de
referência, com vistas na otimização dos fatores ambientais e estruturais, para gerar
condições de conforto que permitam aumentar o rendimento acadêmico (BERNARDI e
KOWALTOWSKI, 2006; KOWALTOWSKI e FUNARI, 2005; GRAÇA et al., 2007;
WARGOCKI et al., 2005; STANSFELD e MATHESON, 2003; SCHNEIDER, 2002).
As exigências ambientais do edifício constituem aspectos especiais que devem ser
contemplados na concepção da edificação escolar. A ventilação, iluminação e acústica
são fatores essenciais de conforto ambiental que irão qualificar o desempenho do
edifício. O posicionamento, as dimensões e os tipos de esquadrias poderão
proporcionar melhor circulação do ar e a implementação de ventilação cruzada,
parâmetros fundamentais para o conforto das salas de aula, onde é maior a carga
térmica ambiental, haja vista o grande número de ocupantes (AZEVEDO, 1995).
No Brasil, no ano de 2002 o Ministério da Educação e Cultura do Governo Federal
(MEC), através do FUNDESCOLA, com objetivo de contribuir para a melhoria das
edificações escolares, publicou um manual técnico cujo objetivo foi fornecer subsídios
para profissionais de órgãos municipais e estaduais envolvidos com o projeto e a
construção de escolas do ciclo fundamental. Os dois volumes do manual contêm uma
série de recomendações e parâmetros técnicos mínimos para o projeto e o
dimensionamento de ambientes escolares das escolas públicas (MEC, 2002).
Os manuais brasileiros de especificações de projetos escolares ressaltam, ainda, o
uso de acabamentos dos pisos, paredes e tetos. Dentre estas considerações, é
desejável o emprego de materiais antiderrapantes para os pisos das salas de aula e
demais ambientes da escola, que permitam fácil movimentação e, nas paredes a
utilização de acabamento lavável na altura dos usuários, prevendo uso intenso (IBAM,
1996; MEC, 2002). Esses manuais, ainda, sintetizam recomendações em relação ao
conforto térmico no sentido da necessidade de barrar o acesso da radiação solar
direta nos espaços escolares, com exceção de banheiros, cozinhas e depósitos.
Apresenta ainda uma descrição de cartas solares e quebra-sóis, porém não apresenta
um método de cálculo para a sua construção nem valores mínimos e máximos de
parâmetros para o conforto térmico. A escolha das esquadrias é ressaltada como
característica importante que deve ser cuidadosamente analisada tendo em vista a
facilidade de manuseio, a preocupação em assegurar o prolongamento visual aos
31
ocupantes promovendo a integração com o ambiente externo, bem como a
durabilidade e tipos de aberturas que permitam o fluxo do ar de modo a serem aliadas
ao conforto térmico (IBAM, 1996; MEC, 2002).
Na determinação do padrão construtivo a ser adotado, é importante considerar a
possibilidade de expansão da escola com o aumento da demanda de salas de aula e a
flexibilidade de arranjos espaciais de acordo com possíveis modificações das
atividades pedagógicas. A dinâmica da proposta educacional normalmente exige
flexibilidade e necessidade de expansão dos ambientes, sendo conveniente adotar no
projeto de arquitetura um sistema construtivo que possa viabilizar esses requisitos.
Para tal, a racionalização de um padrão construtivo, utilizando-se de um sistema de
modulação, poderá garantir a realização de ampliações ou modificações do espaço
físico do edifício escolar (AZEVEDO, 2002).
Esses requisitos de projeto devem ser tratados de maneira a acentuar a relação
usuário-ambiente. Assim, o espaço físico deixa de lado sua posição de neutralidade
que não compromete ou prejudica uma dinâmica educacional para assumir um papel
mais participativo nesse processo. Deseja-se que o prédio escolar, além de abrigar
confortavelmente seus usuários, forneça condições adequadas de segurança e de
conforto ambiental e interaja com os mesmos, participando de seu aprendizado
(LOPES, 2009).
32
CAPÍTULO 3
3. METODOLOGIA Após o levantamento de dados na revisão bibliográfica, através de documentação
indireta, que faz uma abordagem geral sobre o tema de pesquisa proposto, são
apresentados aqui os procedimentos para o desenvolvimento da pesquisa de campo.
Apresenta-se a definição do objeto de estudo, os procedimentos e estratégias
operacionais utilizadas para a coleta de dados.
3.1. Definição do objeto de estudo
Esta etapa estabelece a identificação da obra selecionada para a avaliação da
ambiência no que se refere ao condicionamento térmico natural com abordagem
essencialmente qualitativa e descritiva, centrada na leitura do projeto, material obtido
no levantamento de dados e complementada por informações obtidas pela pesquisa
de campo.
Para a determinação da edificação a ser estudada foi realizado levantamento para
identificar projetos arquitetônicos de edificações escolares no Brasil que incorporem
conceitos de arquitetura bioclimática. Neste contexto, foram escolhidas obras do
arquiteto mineiro Sebastião Lopes que, em sua experiência profissional projetou cerca
de 520.000 metros quadrados de edifícios escolares, em vários estados brasileiros.
Foram realizadas entrevistas com o arquiteto, levantamento e análise de projetos de
edificações escolares em seu escritório de arquitetura, além de visitas técnicas.
Inicialmente, através da análise dos projetos e visitas in loco juntamente com o arquiteto responsável pelos projetos, foram identificadas três localidades, sendo uma o
campus de universidade particular, outra uma escola de ensino básico e médio, ambas
na região metropolitana de Belo Horizonte, e um campus de Instituição Federal de
Ensino Tecnológico em Curvelo-MG.
Optou-se pelo prédio escolar da Instituição Federal de Ensino Tecnológico em
Curvelo-MG, por concentrar vários princípios de arquitetura bioclimática. Outro fator
determinante para escolha foi a possibilidade de viabilizar as instalações dos
33
equipamentos e executar medições climáticas de fatores ambientais, que influem na
sensação de conforto térmico, tanto externas ao edifício, quanto internas, dentro de
duas salas em condições reais de uso e em um laboratório que permaneceu
predominantemente vazio durante a coleta de dados.
3.2. Definição das variáveis para coleta de dados
A pesquisa utilizou como base as variáveis ambientais do ambiente térmico, entre elas
a temperatura de bulbo seco (TBS), temperatura de bulbo úmido (TBU), a umidade
relativa (UR), a velocidade do ar (Var) e a temperatura de globo negro (TGN). As
variáveis ambientais foram medidas para determinação do Índice de Temperatura de
Globo Negro e Umidade (ITGU) e da Carga Térmica de Radiação (CTR), ambos
índices de conforto térmico.
Sabe-se que existem outras variáveis psicofisiológicas, que influenciam nas condições
de conforto do indivíduo, já relatadas na revisão bibliográfica, mas por serem de difícil
controle não foram adotadas neste trabalho. No entanto, um breve questionário foi
elaborado e aplicado aos alunos usuários das salas, para a percepção de suas
sensações e posteriormente, os dados coletados foram analisados e comparados aos
resultados climáticos como resultados complementares (APÊNDICE A e B).
3.2.1 Estratégias operacionais utilizadas para a coleta de dados e Instrumentação
O Campus em Curvelo/MG teve o início de suas atividades em janeiro de 2010, sendo
que parte do complexo de prédios que compõem o campus ainda se encontra em
obras. A definição das salas 5 (1 SLC) e 7 (2 SOC)2 para a coleta dos dados internos
ocorreu em consequência de serem salas que estariam em uso constante pelos
alunos e funcionários, além de se localizarem em lados opostos no edifício quanto à
incidência solar, fachadas leste e oeste, respectivamente. Realizou-se também a
coleta em um laboratório (3 SOV)3 que estava desocupado, na fachada oeste, e onde
não haveria interferência de uso, durante o período de aquisição de dados. Houve
2 (1 SLC) = Sala Leste Cheia
(2 SOC) = Sala Oeste Cheia 3 (3 SOV) = Sala Oeste Vazia
34
coleta de dados em apenas uma sala vazia devido a disponibilidade de salas e
equipamentos. A FIG. 8 apresenta a localização dos espaços definidos para o sistema
de coleta de dados do prédio escolar e a FIG. 9 mostra o corredor das salas.
Sala 7 Cheia - 2 SOC
Sala Lab Vazia - 3 SOV
Estação Meteorológica Sala 5 Cheia - 1 SLC
FIGURA 8: Montagem do sistema de coleta de dados no Prédio escolar do Campus.
35
Quanto à coleta dos parâmetros internos, os equipamentos foram posicionados no
centro de massa das salas, conforme ilustrado na FIG. 10 e 11 que mostram o
esquema de montagem na sala 5 (1SLC), para a coleta dos dados de TBS
(Temperatura de bulbo seco), TGN (Temperatura de globo negro) e TBU (Temperatura
de bulbo úmido), nas salas 5 (1SLC), sala 7 (2SOC) e laboratório (3SOV). A montagem da
sala 2SOC e 3SOV similares à 1SLC constam no APÊNDICE C.
FIGURA 10: Esquema de montagem - sala 5 (1 SLC) sem escala.
FIGURA 9: Corredor das salas.
Central de coleta de dados
FIGURA 8: Montagem do sistema de coleta de dados no Prédio escolar do Campus.
36
A coleta de dados externos foi feita através da instalação de uma estação
meteorológica digital Oregon Scientific WMR968 que registra os parâmetros climáticos
externos necessários às análises, instalada na área externa ao edifício na fachada
leste conforme FIG. 12. Os dados externos foram armazenados em computador ligado
à estação por meio do envio das informações para os sensores remotos - wireless. Para visualização dos dados coletados foi utilizado o software Virtual Weather Station,
conforme FIG. 13. Antes de iniciar a coleta de campo em Curvelo/MG, os
equipamentos foram previamente testados e dados preliminares coletados.
FIGURA 11: Sensores para coleta de dados no interior da sala 5 (1 SLC).
Tbu Tgn Tbs
FIGURA 12: Sensores da Estação Meteorológica para coletas de dados externos.
FIGURA 13: Central de coleta de dados em uso.
37
As coletas de dados internos e externos para análise procedeu-se nos meses de
fevereiro e março, que conforme o INMET (2009) é período em que as temperaturas
médias externas são as mais elevadas na região para a estação de verão, no horário
de 6hs às 18hs, período que compreende o horário de aulas. Após a coleta, os dados
armazenados nos dataloggers foram descarregados em um computador e conferidos
através do software HoboWare Pro.
3.2.2. Coleta das variáveis do meio externo e ambientes internos
Para a coleta das informações referente ao TBSINT das salas de aula foram utilizados
dataloggers (FIG. 14), sistemas digitais de aquisição e armazenagem de dados,
modelo HOBO U12-006, 4 canais, com capacidade total para armazenamento de
43.000 dados, com intervalos possíveis de aquisição variando de 0,5 segundos a 9
horas. Foram conectados aos dataloggers, cabos termistores de comprimento de 10
m, tipo TMC 50 HD da onset computer (FIG. 15). Os dataloggers conectados aos
cabos termistores foram utilizados para coleta contínua de dados em intervalos de 10
minutos.
Em relação à coleta de informações de TGNINT das salas de aula foram utilizados
sensores os dataloggers, HOBO U12-006, tipo 4 canais, conectados aos cabos
termistores, instalados no interior do globo negro, dispositivo de cobre revestido de
tinta preta fosca, com diâmetro de 15 cm, e espessura 0,5mm (FIG. 16 e 17).
FIGURA 14: Datalogger - HOBO U12-006. FIGURA 15: Cabo termistor.
38
Para a coleta do TGNEXT foi instalado juntamente à Estação Meteorológica um globo
negro, conectado ao cabo termistor e ligado ao datalogger da sala 1SLC.
A coleta do TBUINT, valor necessário para a determinação do índice de temperatura de
globo negro e umidade (ITGUINT), foi realizada através de um dispositivo formado por
uma embalagem plástica com água e o sensor colocado em seu interior que leu a
temperatura por meio do cordão úmido de algodão que revestiu o cabo termistor (FIG.
18).
FIGURA 16: Globo negro - ambiente interno.
FIGURA 17: Globo negro - externo e Estação Meteorológica.
FIGURA 18: Medição da temperatura de bulbo úmido (TBUINT).
Cabo termistor (sensor)
Globo negro TGN EXT
Cabo termistor
Globo negro TGN INT
39
A coleta de TBUEXT foi obtida por meio do software Grapsi 8.1.1 (Programa
Computacional para o Cálculo das Propriedades Psicrométricas do Ar), desenvolvido
no Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa, a partir
da altitude da cidade de Curvelo e dos parâmetros de umidade relativa e temperatura
de bulbo seco, coletados pela estação meteorológica. A URINT também foi obtida
através do mesmo software. A UREXT foi obtida através da estação meteorológica.
A velocidade do ar do ambiente interno (VarINT) foi determinada indiretamente, devido à
falta do anemômetro, a partir dos dados externos coletados pela estação
meteorológica associada às condições locais e implantação do edifício estudado (FIG.
19), bem como das aberturas para ventilação, conforme equação apresentada a
seguir:
eq.4
Onde:
Var = velocidade do ar (m/s)
= direção dos ventos dominantes
Após a coleta de todos os dados internos e externos para os parâmetros de TBU, TGN
e TBS, aplicaram-se testes de comparação de médias na determinação do
comportamento dos ambientes analisados. E realizada análise estatística dos
parâmetros de TBS, TGN, UR e dos índices ITGU e CTR.
= direção dos ventos dominantes
FIGURA 19: Croqui para determinação da velocidade do ar, a partir dos ventos dominantes.
40
CAPÍTULO 4
4. DESCRIÇÃO DO OBJETO DE ESTUDO
4.1. Características climáticas de Curvelo
A cidade de Curvelo localiza-se a 176 km de Belo Horizonte, com altitude de 609 m,
Climatologicamente há basicamente duas estações bem definidas em Minas Gerais,
seca (abril a setembro) e chuvosa (outubro a março). Na estação seca, a temperatura
apresenta maior variabilidade, com a ocorrência de períodos frios associados a
incursões de massas de ar frio, intercalados por períodos quentes. Na estação
chuvosa, a amplitude da temperatura não varia tanto, pois a temperatura máxima
apresenta valores próximos aos observados na estação seca, mas a temperatura
mínima é significativamente maior (FERNANDES e VIANELLO, 2006).
As temperaturas mais elevadas para o período de verão normalmente ocorrem nos
meses de fevereiro e março, período determinado para a coleta de dados para esta
pesquisa. O GRAF. 1, elaborado através dos dados do INMET, representa a média
externa entre 1961 e 1990.
GRÁFICO 1: Climatologia de Curvelo/MG. Fonte: INMET (2009).
41
4.2. Identificação do objeto de estudo
Os projetos arquitetônicos para o campus de Curvelo do CEFET-MG constituem um
conjunto de prédios padrão desenvolvidos para expansão da Instituição dentro do
programa de expansão do governo federal. Trata-se de quatro blocos: prédio escolar
(estudado), prédio administrativo, portaria e sociabilidade (FIG.20).
A implantação do campus em Curvelo considerou não só condicionantes climáticas,
mas também, as geográficas, as topográficas, o entorno, a vizinhança e acessos.
Devido às características topográficas do terreno, optou-se por implantar o bloco de
grande comprimento ao longo das curvas de nível para evitar recalques diferenciais
que poderiam causar manifestações patológicas estruturais. Outra condicionante foi o
ruído causado pelo tráfego da BR 135, levando a locação do prédio escolar
perpendicular à via, e ainda a possibilidade de crescimento do campus, conforme o
plano diretor da instituição (FIG. 21, 22 e 23). Sendo assim, o eixo longitudinal do
edifício não privilegiou a direção dos ventos dominantes.
FIGURA 20: Perspectiva panorâmica do Campus Curvelo.
Praça
Prédio Administrativo
Sociabilidade
Prédio Escolar
Previsão de ampliação
42
FIGURA 21: Plano Diretor e localização do Edifício escolar.
Direção dos ventos predominantes
43
O material predominantemente utilizado no prédio escolar é a alvenaria de blocos de
concreto, com alvéolos internos, que possui relativamente elevada inércia térmica,
atrasando o aquecimento e o esfriamento para além dos horários de pico de calor e de
frio. A edificação está estruturada em concreto armado, com fechamentos em
alvenarias rebocadas, emassadas e pintadas, cobertura em telhas metálicas
galvanizadas e esquadrias em chapa de aço. O piso em cimentado liso compõe as
circulações, salas de aula e laboratórios. Nas alvenarias internas das instalações
FIGURA 22: Prédio Escolar do campus Curvelo.
FIGURA 23: Vista Frontal do Prédio Escolar do campus Curvelo.
44
sanitárias o revestimento do piso é cerâmico. As fachadas externas são em pintura
texturizada.
O edifício apresenta os critérios recomendados pela arquitetura bioclimática,
adequando-se às condições tropicais de altitude da região, para evitar o uso de
aparelhos de ar condicionado. A ventilação cruzada projetada é contínua, e se
desenvolve desde o exterior, pelas venezianas, para dentro dos ambientes, ou em
sentido contrário conforme a hora do dia, o que busca promover a troca e circulação
natural do ar. Essas venezianas estão posicionadas para explorar a inversão térmica
que acontece naturalmente. Para minimizar a insolação direta nos ambientes, foram
prescritos brises ao longo das fachadas voltadas para o leste e para o oeste (FIG. 24).
O Campus, ainda em fase de construção, não possui o projeto paisagístico executado
previsto para contribuir com o conforto térmico encontrando-se totalmente desprovido
de vegetação, fator que segundo o memorial de projeto pretende contribuir para a
ambientação externa e o conforto térmico.
FIGURA 24: Detalhe dos brises.
45
4.3. Zoneamento bioclimático brasileiro para a cidade de Curvelo
Definida a edificação para a coleta de dados climáticos, seguiu-se a análise da região
através da NBR 15220-3 (ABNT, 2003) sobre o zoneamento bioclimático brasileiro,
localizando a cidade de Curvelo na zona 3 (FIG. 25).
As estratégias de condicionamento térmico natural são descritas pela NBR 15520
(ABNT, 2003) para a cidade de Curvelo. No verão, deve haver ventilação cruzada,
para permitir a circulação de ar pelos ambientes da edificação. Deve-se atentar para
os ventos dominantes da região e também para o entorno, que pode alterar
significativamente a direção dos ventos. O aquecimento solar da edificação no inverno
através do aproveitamento da radiação solar e vedações internas pesadas com grande
inércia térmica também são indicados.
FIGURA 25: Zoneamento bioclimático brasileiro. Fonte: Software ZBBR 1.1 (2004).
Curvelo
46
CAPÍTULO 5 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos através do
levantamento de dados climáticos coletados nos ambientes internos e do ambiente
externo ao edifício escolar.
Esses dados possibilitaram realizar comparações entre as salas em estudo, assim
como analisar a relação com o ambiente externo.
5.1. Conforto Térmico para Curvelo
A ASHRAE 55 (2004) estabelece o modelo para a execução de gráfico de condições
térmicas aceitáveis, derivado de uma base de dados global de 21.000 medições
realizadas principalmente em edifícios de escritórios. É possível determinar
temperaturas internas aceitáveis através de dois intervalos de temperatura, um com
limite de 80% de aceitabilidade, destinado às aplicações típicas e o outro com limite de
90% de aceitabilidade, usado para um padrão mais elevado de conforto térmico.
Para a cidade de Curvelo-MG considerou-se as médias mensais de temperatura
externa para os meses de fevereiro e março, período em que ocorreu a coleta de
dados climáticos. O limite de aceitabilidade adotado para se calcular a temperatura
interna recomendada para os alunos nas salas de aula foi de 80%, o cálculo foi
efetuado a partir da equação da reta retirada do gráfico modelo da ASHRAE (FIG.3).
Temperatura interna mínima = [3 (temperatura externa) + 145] /10 (eq. 5)
Temperatura interna máxima = [3 (temperatura externa) + 215] /10 (eq. 6)
O GRAF. 2 mostra as temperaturas internas mínimas e máximas recomendadas pela
ASHRAE 55 (2004), calculadas com base nas equações 5 e 6 para o período
estudado, a partir da temperatura externa média coletada no período de pesquisa.
47
Para a cidade de Curvelo a temperatura interna mínima recomendada para os meses
de fevereiro é de 22,09°C e para março é de 22°C, e a temperatura interna máxima
recomendada para os mesmos meses é de 29,09°C e 29°C, respectivamente. É
importante salientar que ASHRAE 55 (2004) é recomendada para locais com
temperatura externa mensal compreendida entre 10°C e 33,5°C. Embora a cidade de
Curvelo, em alguns dias do ano apresente temperatura superior a 33,5°C, a média
mensal dos últimos anos não foi superior a 29,6°C. Entretanto, questiona-se a
temperatura interna máxima aceitável obtida através ASHRAE 55 (2004) de 29,09°C,
Elaborou-se o gráfico modelo da ASHRAE 55 (2004) adaptado para um dia mais
crítico em condições de verão no período de coleta de dados para a sala 5 (1 SLC), a
sala 7 (2 SOC) e laboratório (3 SOV), em relação ao meio externo, conforme tabela de
dados no APÊNDICE D.
A partir da visualização dos valores plotados no gráfico, verifica-se que o laboratório
(3SOV), sala que permaneceu vazia durante a pesquisa, apresenta maior faixa dentro
do limite de aceitabilidade quando comparado às outras salas que estavam ocupadas
(FIG. 26).
GRÁFICO 2: Os dados selecionados referem-se ao mesmo período da coleta de dados realizada em fevereiro e março de 2010.
48
Através de arquivo resumido das Normais Climatológicas da cidade de Curvelo do
período de 1961 1990 foi plotada a carta bioclimática, conforme FIG. 27, por meio do
software Analysis Bio 2.1.5, desenvolvido pelo LABEEE Laboratório de Eficiência
Energética em Edificações da UFSC.
Foram inseridos os dados coletados para o dia crítico conforme o APÊNDICE D para
as salas 1SLC, 2SOC e 3SOV, e o meio externo (4EXT). A partir da visualização dos valores
na carta verifica-se que as salas estão fora da zona de conforto, localizando-se na
zona em que a recomendação para o conforto térmico é a ventilação. O meio externo
apresenta-se na transição da zona de conforto com zona de ventilação e alta inércia.
FIGURA 26: Intervalos de temperatura interna aceitáveis para as salas de aula do Campus Curvelo (adaptada). Fonte: ASHRAE 55, 2004.
90% limite de aceitabilidade
Sala 5 (1SLC) Sala 7 (2SOC) Lab (3SOV)
Temperatura externa média do ar (°C)
Tem
pera
tura
inte
rna
do a
r (°C
)
80% limite de aceitabilidade
90% limite de aceitabilidade
49
A entrevista realizada nesse dia crítico indica um número elevado de usuários
insatisfeitos termicamente, sendo que 90% sugerem a possibilidade de controle da
temperatura interna através do uso de ventilador ou ar condicionado e 10% propõem a
arborização para atenuar o desconforto.
FIGURA 27: Carta bioclimática para Curvelo-MG. (adaptado) Fonte: Software Analysis Bio 2.1.5.
1SLC
2SOC
4EXT 3SOV
ZONA DE CONFORTO
UR %
TBU (ºC)
TBS (ºC)
U g/kg
50
5.2. Parâmetros para os tratamentos sala 5 (1SLC), sala 7 (2SOC), laboratório ( 3SOV) e externo ( 4EXT)
Para todo o período estudado fez-se a evolução dos parâmetros de conforto TBU,
TGN e de TBS, variáveis para determinação dos índices ITGU e CTR, no horário entre
6hs e 18hs, situação em que as salas 5 (1SLC) e 7 (2SOC) apresentaram-se cheias, o lab
(3SOV) vazio, comparando sempre com o meio externo (4EXT) durante o período de
coleta de dados.
O GRAF. 3 apresenta as temperaturas de referência de TBU para todos os
tratamentos.
O meio externo apresentou valores mais baixos de TBU para todo o período quando
comparado com os tratamentos, 1SLC, 2SOC e 3SOV. Os tratamentos 1SLC e 2SOC, salas
cheias, são similares.
GRÁFICO 3: Temperatura de bulbo úmido (TBU).
Fevereiro/Março-2010
51
O GRAF. 4 apresenta as temperaturas de referência de TGN para todos os
tratamentos.
O meio externo apresentou valores mais elevados de TGN para todo o período
quando comparado com os tratamentos, 1SLC, 2SOC e 3SOV. Os tratamentos 1SLC e 2SOC,
salas cheias, são similares.
GRÁFICO 4: Temperatura de globo negro (TGN).
Fevereiro/Março-2010
52
O GRAF. 5 apresenta as temperaturas de referência de TBS para todos os
tratamentos.
Todos os tratamentos estão entre os valores mínimos e máximos de TBS em relação
ao meio externo. Os picos de máximos no meio externo ocorrem durante o dia e
principalmente entre 12hs e 16hs. O tratamento 3SOV sempre vazio apresenta picos de
máximos principalmente no período da manhã, em consequência, da fachada em que
se encontra (oeste), receber maior incidência solar a tarde e devido ser a última sala
antes do acesso aos banheiros e ter uma parede perpendicular que também recebe o
sol da tarde. Os tratamentos 1SLC e 2SOC, salas cheias, são similares.
GRÁFICO 5: Temperatura de bulbo seco (TBS).
Fevereiro/Março-2010
53
O GRAF. 6 apresenta as temperaturas de referência do índice de ITGU para todos os
tratamentos, sendo que os valores de ITGU são adimensionais.
O meio externo apresentou valores mais elevados de ITGU para todo o período
quando comparado com os tratamentos, 1SLC, 2SOC e 3SOV. Os tratamentos 1SLC e 2SOC
são similares. Os valores de ITGU para o tratamento 3SOV apresentam-se ligeiramente
menores quando comparados aos tratamentos 1SLC e 2SOC, salas cheias.
GRÁFICO 6: Índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU).
Fevereiro/Março-2010
54
O GRAF. 7 apresenta as temperaturas de referência do índice de CTR para todos os
tratamentos.
Todos os tratamentos estão entre os valores mínimos e máximos de CTR em relação
ao meio externo. Os tratamentos 1SLC e 2SOC, com maior carga térmica, devido a
presença dos alunos, são similares.
GRÁFICO 7: Carga térmica de radiação (CTR).
Fevereiro/Março-2010
55
5.3. Comparação de parâmetros para as salas cheias e a sala vazia
Em relação ao TBU para salas cheias e sala vazia, a comparação de médias não
apresentou diferença significativa (GRAF. 8).
O TBU, parâmetro que possibilita chegar ao valor da umidade relativa do ar, permitiu
verificar que a UR tende a apresentar valores bastante próximos tanto para as salas
cheias quanto para a sala vazia. A média de TBU para as salas cheias não fornece
sensação de conforto para a maioria dos ocupantes, sendo que 69,56 % dos alunos
indicaram a sensação de muito quente e quente para o dia típico em que ocorreu a
entrevista conforme APÊNDICE D. Já através da análise da carta bioclimática de
Curvelo que leva em consideração a UR como parâmetro de conforto, verifica-se que
tanto as salas cheias e a sala vazia estão fora da zona de conforto nesse dia crítico.
GRÁFICO 8: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao TBU.
56
Para o TGN a comparação de médias apresentou diferença significativa, sendo que
para as salas cheias ocorreu a maior média (GRAF. 9).
A diferença significativa de TGN entre as salas cheias e a sala vazia indica a inclusão
do efeito da radiação sobre a sensação de calor e confirmam este dispositivo aos
efeitos combinados de temperatura do ar, temperatura radiante e velocidade do vento.
GRÁFICO 9: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao TGN.
57
Em relação ao TBS, a comparação de médias mostrou diferença significativa, sendo
que para as salas cheias ocorreu a maior média (GRAF. 10).
Para o dia em que ocorreu a entrevista com a maioria dos alunos uniformizados, cerca
de, 30,44% considerou que o ambiente apresentava-se confortável, sendo que, a
sensação térmica foi bastante similar entre as garotas e os garotos. Já 48 %
consideraram o ambiente quente e 21,54 % se referiram ao ambiente como muito
quente.
Mesmo ocorrendo diferença significativa de TBS entre as salas cheias e a sala vazia,
quando se analisa a carta bioclimática de Curvelo, já apresentada, todas as salas
estão fora da zona de conforto no dia crítico.
Para o ITGU, o índice de conforto, houve diferença significativa entre as salas cheias e
sala vazia através da comparação de médias, sendo que a sala cheia apresentou
maior média (GRAF. 11).
GRÁFICO 10: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao TBS.
58
Devido a 69,56 % dos alunos dizerem que consideram as salas entre muito quente e
quente para o dia típico de verão conforme o APÊNDICE D em que ocorreu a
entrevista, considera-se que o valor médio de ITGU de 77,8 elevado para a faixa de
conforto térmico para o homem.
A CTR não diferiu significativamente quando comparada às salas cheias em relação à
sala vazia, ocorrendo a maior média para a sala cheia na comparação de médias
(GRAF.12).
GRÁFICO 11: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao ITGU.
GRÁFICO 12: Comparação de sala cheia e vazia em relação ao CTR.
59
Levando em consideração a percepção dos alunos e a insatisfação térmica que
expressaram através do questionário, o índice de conforto CTR, que envolve os
parâmetros de TBS, TGN e velocidade do ar, que apresentou valor médio de 465,6
w/m-2, não confere para o este estudo como uma média de conforto.
60
5.4. Teste de média
5.4.1. Temperatura de Bulbo Seco (TBS) Na Tabela 1 relacionam-se as médias horárias e tratamentos para os dados coletados
de TBS, realizados para as salas cheias, 1SLC e 2SOC, a sala vazia 3SOV e meio externo
4EXT, no intervalo de 6 às 18 horas, bem como os resultados do teste de Tukey de
comparação do TBS médio para cada hora avaliada. TABELA 1: Valores médios de TBS Teste Tukey
Hora Local Média Teste Tukey
6
1 26,63 C 2 26,13 B C 3 26,07 B 4 20,64 A
7
1 26,00 B 2 25,55 B 3 25,92 B 4 22,08 A
8
1 25,55 A B 2 25,52 A B 3 25,99 B 4 24,71 A
9
1 26,75 A 2 26,72 A 3 26,15 A 4 26,73 A
10
1 27,53 B 2 27,32 B 3 26,33 A 4 28,01 B
11
1 28,16 B 2 27,77 B 3 26,59 A 4 29,06 B
12
1 28,86 B C 2 28,49 B 3 26,84 A 4 29,80 C
13
1 29,42 B 2 28,86 B 3 27,11 A 4 30,70 C
14
1 29,39 B C 2 28,71 B 3 27,38 A 4 30,47 C
15
1 29,50 B C 2 28,91 B 3 27,56 A 4 30,23 C
16
1 29,56 B C 2 28,91 A B 3 27,74 A 4 30,60 C
17
1 29,29 A 2 28,81 A B 3 27,85 B 4 28,77 A B
18
1 28,88 B 2 28,36 A B 3 27,89 A 4 26,47 C
61
Conforme o teste de comparação de médias aplicado no horário entre 7hs e 8hs,
período em que os estudantes começam as atividades acadêmicas o TBS não
apresenta diferença significativa para os tratamentos 1SLC, 2SOC e 3SOV quando
comprados entre si, mas ocorre diferença entre esses tratamentos e o meio externo
4EXT.
Apenas às 9hs todos os tratamentos não apresentam diferença significativa entre si.
Para todos os outros horários observados os tratamentos 1SLC e 2SOC não apresentam
diferença significativa entre si, mesmo estando em lados opostos do edifício.
Entretanto apresentam diferença significativa quando comparadas ao meio externo,
exceto para o horário entre 9hs e 11hs, demonstrando que para este período o TBS
externo e interno apresentam comportamentos semelhantes.
O tratamento 1SLC não apresenta diferença significativa ao meio externo 4EXT no
período entre 12hs e 16hs, o que confere valores de TBS semelhantes dentro da sala
localizada na fachada leste e o meio externo.
No período entre 10hs e 15hs os tratamentos 1SLC e 2SOC quando comparados entre si
não apresentam diferença significativa, mas quando comparadas ao tratamento 3SOV
apresentam diferença estatisticamente significativa, mostrando através do teste de
Tukey que a sala vazia apresenta menor média de TBS em relação às salas cheias,
para este período. Fato evidenciado também na visualização dos valores plotados no
gráfico da ASHRAE já apresentado, onde o tratamento 3SOV, sala que permaneceu
vazia durante a pesquisa, apresenta faixa ligeiramente maior no limite de
aceitabilidade quando comparado as outras salas que estavam ocupadas.
O tratamento 2SOC, sala cheia, e o 3SOV, sala vazia, localizados na fachada oeste,
recebem insolação na parte da tarde e no período entre 16hs e 18hs, não apresentam
diferença significativa entre si.
62
A equação cúbica de regressão foi a que melhor se ajustou aos dados, mostrando a
relação entre o TGN e as médias horárias com p-valor < 0,001. A análise de regressão
indica valores estimados de TBS para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
1SLC Y = 35,69 - 3,419 H + 0,3737 H2 - 0,01147 H 3
R2 = 95,5
2SOC Y= 28,74 - 1,536 H + 0,2080 H2 - 0,006936 H3 R2= 94,7
3SOV Y= 29,30 - 1,125 H + 0,1146 H2 - 0,003144 H3
R2= 99,8
3SOV Y= 4,026 + 2,994 H - 0,01226 H2 - 0,004648 H3
R2=98,8
A análise demonstra que os valores estimados de TBS estão próximos, para os
tratamentos 1SLC e 2SOC, mesmo localizando em lados diferentes do prédio escolar, já o
tratamento 3SOV, sala vazia, possui um comportamento mais estável em relação as
salas cheias. O meio externo apresenta maior diferença em relação aos demais,
ficando abaixo todos os tratamentos no período de 6hs às 9hs. A análise do gráfico de
regressão mostra ainda que, entre 9hs e 15hs ocorre uma elevação do parâmetro TBS
para todos os tratamentos e após este período, todos os tratamentos apresentam
queda do TBS (GRAF. 13).
As curvas na maior parte do dia acompanham a variação horária do parâmetro. As
médias horárias para cálculo da regressão constam no APÊNDICE E. Essa análise
mostra que os valores estimados de TBS para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV são
inferiores em relação aos valores para o meio externo 4EXT a partir das 9hs.
63
GRÁFICO. 13: Valores estimados de TBS para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
Para os tratamentos 2SOC, sala cheia e 3SOV sala vazia, observa-se que todas as
médias horárias estão dentro do limite recomendado pela ASHRAE 55. No entanto, a
maior parte dos alunos, respondeu que o ambiente é desconfortável. Sendo assim, foi
plotado o GRAF. 14 de TBS para o dia crítico em que ocorreu a entrevista, para
verificar a situação de maneira pontual.
Temperatura recomendada mínima e máxima, conforme ASHRAE 55, para Curvelo.
Temperatura mínima recomendada: 22 o C Temperatura máxima recomendada: 29 o C
64
GRÁFICO. 14: Valores lidos de TBS para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
A partir da análise do GRAF.14 de TBS para esse dia crítico verifica-se que no período
da manhã os tratamentos 1SLC e 2SOC, salas cheias estão dentro do limite para
conforto, entretanto a partir de 12hs os mesmos tratamentos encontram-se acima do
limite para o conforto térmico conforme a ASHRAE 55. Já o tratamento 2SOV, sala
vazia, apresenta, durante o dia, TBS dentro da faixa recomendada.
Temperatura recomendada mínima e máxima, conforme ASHRAE 55, para Curvelo.
Temperatura mínima recomendada: 22 o C Temperatura máxima recomendada: 29 o C
65
5.4.2. Temperatura de Globo Negro (TGN) Na Tabela 2 relacionam-se as médias horárias e tratamentos para os dados coletados
de Temperatura de Globo Negro (TGN), realizados para as salas cheias, 1SLC e 2SOC, a
sala vazia 3SOV e meio externo 4EXT, no intervalo de 6 às 18 horas, bem como os
resultados do teste de Tukey de comparação do TGN médio para cada hora avaliada. TABELA 2: Valores médios de TGN Teste Tukey
Hora Local Média Teste Tukey
6
1 26,84 C 2 26,18 B 3 26,39 B C 4 20,31 A
7
1 26,45 B 2 25,80 C 3 26,25 B C 4 20,24 A
8
1 26,15 A 2 25,68 A 3 26,31 A 4 25,27 A
9
1 27,31 A 2 26,94 A 3 26,46 A 4 31,00 B
10
1 27,89 A 2 27,46 A 3 26,63 A 4 33,34 B
11
1 28,32 A 2 27,72 A 3 26,85 A 4 34,92 B
12
1 29,03 B 2 28,47 A B 3 27,08 A 4 35,13 C
13
1 29,52 B 2 28,74 A B 3 27,31 A
4 38,35 C
14
1 29,41 B
2 28,58 A B 3 27,51 A 4 36,51 C
15
1 29,48 A 2 28,67 A 3 27,66 A 4 36,37 B
16
1 29,54 A 2 28,74 A 3 27,82 A 4 35,56 B
17
1 29,32 A 2 28,64 A 3 27,94 A 4 35,67 B
18
1 28,96 A
2 28,29 A 3 27,99 A 4 32,02 B
66
Conforme o teste de comparação de médias para os tratamentos 2SOC e 3SOV no
horário entre 6hs e 7hs, período em que os alunos não chegaram e ambas as salas
permanecem vazias, o TGN não apresenta diferença significativa, sendo que as salas
localizam-se na mesma fachada. Na comparação entre o tratamento 1SLC na fachada
leste e tratamento 3SOV na fachada oeste também não mostram diferença
estatisticamente significativa.
Apenas às 8hs todos os tratamentos não apresentam diferença significativa entre si.
Entre 9hs e 11hs, horário de aulas, os tratamentos 1SLC, 2SOC e 3SOV não apresentam
diferença significativa entre si, mostrando diferença significativa em relação ao meio
externo 4EXT. No período entre 12hs e 14hs, período em que os alunos não
permanecem constantemente nas salas, devido o intervalo do almoço, os tratamentos
1SLC e 2SOC em lados opostos do prédio não apresentam diferença significativa entre si,
situação que também ocorre para comparação dos tratamentos 2SOC e 3SOV que estão
do mesmo lado do prédio.
A equação cúbica de regressão foi a que melhor se ajustou aos dados, mostrando a
relação entre o TGN e as médias horárias com p-valor < 0,001. A análise de regressão
indica valores estimados de TGN para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT
(GRAF.15)
1SLC Y = 31,26 - 1,998 H + 0,2449 H2 - 0,007908 H3 R2= 95,4
2SOC Y= 26,42 - 0,7700 H + 0,1357 H2 - 0,004888 H3 R2= 94,1
3SOV Y= 29,00 - 0,9253 H + 0,09542 H2 - 0,002627 H3 R2= 99,7
3SOV Y= - 26,11 + 9,568 Hora - 0,3816 H2 + 0,001676 H3 R2=96,4
67
GRÁFICO. 15: Valores estimados de TGN para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
No período entre 15hs e 18hs, em que os alunos permanecem maior parte do tempo
em aula não existe diferença estatisticamente significativa entre os tratamentos 1SLC,
2SOC e 3SOV, a diferença é significativa em relação ao meio externo 4EXT para todos os
tratamentos neste período.
Essa análise mostra que os valores estimados de TGN para os tratamentos 1SLC, 2SOC,
3SOV são inferiores em relação aos valores para o meio externo 4EXT a partir das 9hs.
As curvas ao longo do dia acompanham a variação horária do parâmetro TGN. As
médias horárias para cálculo da regressão constam no APÊNDICE E.
68
5.4.3. Temperatura de Globo Negro e Umidade (ITGU) Na Tabela 3 relacionam-se as médias horárias e tratamentos para os dados coletados
de ITGU, realizados para as salas cheias, 1SLC e 2SOC, a sala vazia 3SOV e meio externo
4EXT, nos intervalos de tempo de 6 às 18 horas, bem como os resultados do teste de
Tukey de comparação do ITGU médio para cada hora avaliada. TABELA 3: Valores médios de ITGU Teste Tukey
Hora Local Média Teste Tukey
6
1 76,86 C 2 76,11 B 3 76,29 B C 4 69,55 A
7
1 76,30 B 2 75,58 B 3 76,06 B 4 69,28 A
8
1 76,06 B 2 75,58 B 3 76,15 B 4 73,00 A
9
1 77,37 A 2 76,96 A 3 76,38 A 4 76,97 A
10
1 77,87 A B 2 77,57 A B 3 76,62 A 4 78,92 B
11
1 78,28 A B 2 77,84 A 3 76,91 A 4 79,81 B
12
1 78,81 B 2 78,60 B 3 77,16 A 4 79,95 B
13
1 79,18 B 2 78,74 B 3 77,37 A 4 82,64 C
14
1 78,95 B
2 78,39 A B 3 77,55 A 4 81,35 C
15
1 79,16 B C 2 78,53 A B 3 77,67 A 4 80,79 C
16
1 79,20 A B 2 78,58 A 3 77,79 A 4 80,61 B
17
1 79,09 A B 2 78,56 A B 3 77,93 A 4 80,48 B
18
1 78,88 A
2 78,31 A 3 78,03 A 4 77,57 A
69
Conforme o teste de comparação de médias aplicado às 6hs, horário que antecede a
entrada dos alunos em sala, o ITGU para os tratamentos 2SOC e 3SOV, localizados na
fachada oeste não apresentam diferença significativa, assim como para os
tratamentos 1SLC e 3SOV, mesmo em lados opostos do prédio escolar. Ocorre diferença
estatisticamente significativa em relação ao meio externo para todos os tratamentos
neste horário.
No período entre 7hs e 11hs, exceto às 9hs, os tratamentos 1SLC, 2SOC e 3SOV, não
apresentam diferença significativa entre si, existindo, entretanto diferença
estatisticamente significativa em relação ao meio externo para todos os tratamentos
neste período. Apenas às 9hs e às 18hs todos os tratamentos não apresentam
diferença significativa entre si.
Entre 12hs e 14hs, período de intervalo para o almoço, os tratamentos 1SLC e 2SOC, não
apresentam diferença significativa entre si. No período de 14hs e 18hs não existe
diferença significativa entre o tratamento 2SOC, sala cheia, e o 3SOV, sala vazia,
localizados na mesma fachada. Para as 15hs a sala 5 e o meio externo apresentam
médias de ITGU similares.
A equação cúbica de regressão foi a que melhor se ajustou aos dados, mostrando a
relação entre o ITGU e as médias horárias com p-valor <0,001. A análise de regressão
indica valores estimados de ITGU para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT
(GRAF.16).
1SLC Y=78,84 - 1,255 H + 0,1726 H2 - 0,005776 H3 R2 =92,6
2SOC Y=73,34 + 0,0346 H + 0,06902 H2 - 0,003142 H3 R2 =90,8
3SOV Y=78,23 - 0,8065 H + 0,09130 H2 - 0,002643 H3 R2 =99,0
3SOV Y=36,52 + 6,720 H - 0,2567 H2 + 0,000605 H3 R2 =96,0
70
GRÁFICO. 16: Valores estimados de ITGU para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
As curvas ao longo do dia acompanham a variação horária do parâmetro ITGU. As
médias horárias para cálculo da regressão constam no APÊNDICE E. Essa análise
demonstra que os valores estimados de ITGU para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV são
inferiores em relação aos valores para o meio externo.
Entre 12hs e 16hs o ITGU apresenta médias mais elevadas para todos os
tratamentos. Este comportamento diário dos valores de ITGU ocorre em consequência
da irradiância solar global, que é maior durante este período do dia o que eleva a
temperatura na vizinhança do globo negro, tornando em um ambiente mais
desconfortável para os alunos neste período.
Na maior parte o dia, quando os alunos estão em aula, o ITGU para os tratamentos
1SLC, 2SOC e 3SOV são similares, mesmo em lados opostos do edifício, e em situações
de sala cheia e vazia, embora os valores observados no tratamento 3SOV, sala vazia,
tenham sido ligeiramente mais baixos. As diferenças mostram-se notórias somente
em relação ao ITGU externo e principalmente no período de incidência solar mais
crítica.
71
5.4.4. Carga Térmica de Radiação (CTR) Na Tabela 4 relacionam-se as médias horárias e tratamentos para os dados coletados
de Carga Térmica de Radiação (CTR), realizados para as salas cheias, 1SLC e 2SOC, a
sala vazia 3SOV e meio externo 4EXT, nos intervalos de tempo de 6 às 18 horas, bem
como os resultados do teste de Tukey de comparação da CTR média para cada hora
avaliada. TABELA 4: Valores médios de CTR Teste Tukey
Hora Local Média Teste Tukey
6
1 459,6 C 2 454,6 B 3 457,6 B C 4 418,2 A
7
1 458,8 B 2 453,6 A 3 456,8 A B 4 412,2 C
8
1 457,9 A 2 452,3 A 3 457,0 A 4 460,8 A
9
1 464,7 A 2 460,3 A 3 458,0 A 4 558,6 B
10
1 467,1 A 2 463,0 A 3 458,9 A 4 606,7 B
11
1 468,5 A 2 463,4 A 3 460,0 A 4 628,2 B
12
1 473,0 A 2 468,3 A 3 461,3 A 4 612,8 B
13
1 475,6 A 2 469,3 A 3 462,4 A 4 673,8 B
14
1 474,4 A 2 468,2 A 3 463,2 A 4 655,1 B
15
1 474,5 A 2 468,2 A 3 463,9 A 4 643,7 B
16
1 475,0 A 2 468,9 A 3 464,9 A 4 612,0 B
17
1 473,8 A 2 468,3 A 3 465,7 A 4 651,9 B
18
1 472,0 A 2 466,7 A 3 466,0 A 4 524,1 B
72
Conforme o teste de comparação entre médias, aplicado entre 6hs e 7hs, a CTR para
os tratamentos 2SOC e 3SOV não apresentam diferença significativa entre si, como a
CTR para os tratamentos 1SLC e 3SOV. A diferença é estatisticamente significativa em
relação ao meio externo para todos os tratamentos neste período.
Apenas às 8hs todos os tratamentos não apresentam diferença significativa entre si.
1SLC e 2SOC, a sala vazia 3SOV e meio externo 4EXT.
No período entre 9hs e 18hs os tratamentos 1SLC e 2SOC, salas cheias, e 3SOV, sala
vazia, não apresentam diferença significativa entre si, independente de sua posição,
fachada leste ou oeste. A diferença é estatisticamente significativa em relação ao
meio externo 4EXT para todos os tratamentos neste período. A semelhança entre os
tratamentos indica que o prédio escolar possui inércia térmica adequada à exposição
da radiação solar, o que implica em transferência de calor por radiação das superfícies
circundantes, vedação vertical, equipamentos e ocupantes no interior das salas de
aula.
A equação cúbica de regressão foi a que melhor se ajustou aos dados, mostrando a
relação entre o CTR e as médias horárias com p-valor < 0,001. A análise de regressão
indica valores estimados de CTR para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
1SLC Y=458,3 - 3,557 H + 0,7180 H2 - 0,02687 H3 R2 =94,9
2SOC Y=441,8 - 0,074 H + 0,3912 H2 - 0,01748 H3 R2 =93,0
3SOV Y=469,5 - 4,381 H + 0,4600 H2 - 0,01271 H3 R2 =99,4
3SOV Y=- 129,6 + 95,86 H - 1,152 H2 - 0,1160 H3 R2 =90,7
73
GRÁFICO. 17: Valores estimados de CTR para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
As curvas plotadas em função dos dados estimados pela análise de regressão
apresentam os valores estimados de CTR são inferiores em relação aos valores para
o meio externo, embora os valores observados para o tratamento 3SOV tenham sido
ligeiramente menores, mas conforme o teste de Tukey não apresenta diferença
estatisticamente significativa. As curvas ao longo do dia acompanham a variação
horária do parâmetro CTR. As médias horárias para cálculo da regressão constam no
APÊNDICE E.
74
5.4.5. Umidade Relativa (UR) Na Tabela 5 relacionam-se as médias horárias e tratamentos para os dados coletados
de Umidade Relativa (UR), realizados para os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT, nos
intervalos de tempo de 6 às 18 horas, bem como os resultados do teste de Tukey de
comparação da UR média para cada hora avaliada. TABELA 5: Valores médios de UR Teste Tukey
Hora Local Média Teste Tukey
6
1 77,38 A 2 79,13 A 3 77,93 A 4 89,62 B
7
1 73,61 A 2 78,27 B 3 78,43 B 4 75,57 A
8
1 73,15 A 2 82,67 B 3 80,01 B 4 60,48 C
9
1 71,88 A 2 83,32 B 3 78,8 B 4 54,87 C
10
1 72,06 A 2 77,11 B 3 77,26 B 4 52,36 C
11
1 72,21 A 2 77,46 B 3 75,55 A B 4 43,08 C
12
1 70,21 A 2 77,74 B 3 76,72 B 4 38,22 C
13
1 68,48 A 2 73,72 B 3 79,19 C 4 35,87 D
14
1 62,93 A
2 69,16 B 3 80,8 C 4 37,73 D
15
1 65,21 A 2 67,33 A 3 81,04 B 4 35,27 C
16
1 66,26 A 2 69,21 A 3 80,22 B 4 40,88 C
17
1 64,42 A 2 71,87 B 3 78,85 C 4 55,55 D
18
1 70,63 A 2 70,34 A 3 76,78 B 4 53,00 C
75
Conforme o teste de médias aplicado às 6hs, antes dos alunos chegarem, a UR para
os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV não apresentam diferença significativa entre si. A
diferença é estatisticamente significativa em relação ao meio externo 4EXT para todos
os tratamentos neste horário.
No período da manhã, de 7hs e 12hs não apresenta diferença significativa entre os
tratamentos 2SOC, sala cheia e 3SOV, sala vazia, localizados na fachada oeste. Para
este mesmo horário o tratamento 1SLC, sala cheia, localizada na fachada leste,
apresenta diferença significativa em relação aos demais tratamentos. Ocorre diferença
significativa em relação ao meio externo para todos os tratamentos neste período.
Existe diferença significativa entre todos os tratamentos no período entre 13hs e 14hs
e às 17hs. Entre 15hs e 16hs e às 18hs, os tratamentos 1SLC e 2SOC, localizadas em
fachadas diferentes, não apresentam diferença significativa entre si. A diferença é
significativa quando se compara os tratamentos 1SLC e 2SOC, ao tratamento 3SOV para
este horário, período em que os alunos permanecem em sala de aula. Todos os
tratamentos diferem estatisticamente do meio externo.
A equação de quarto grau de regressão foi a que melhor se ajustou aos dados,
mostrando a relação entre o UR e as médias horárias com p-valor <0,001. A análise
de regressão indica valores estimados de UR os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
1SLC Y= 82,619 - 7,3733H + 2,0307H2 - 0,2455H3 + 0,0098H4 R2 = 90,1
2SOC Y= 73,628 + 5,6351H - 1,1583H2 + 0,0562H3 - 0,0001H4 R2 = 88,0
3SOV Y= 74,419 + 5,081H - 1,7677H2 + 0,2171H3 - 0,0085H4 R2 = 71,0
3SOV Y = 104,11 - 16,606H + 1,1883H2 - 0,0286H3 + 0,0011H4
R2 =96,4
76
GRÁFICO 18: Valores estimados de UR para 1SLC, 2SOC, 3SOV e 4EXT.
Essa análise demonstra que os valores estimados de UR para os tratamentos 1SLC,
2SOC e 3SOV, são superiores em relação aos valores para o meio externo 4EXT. No
período de maior irradiação solar os valores de UR decresceram para os tratamentos
1SLC e 2SOC, salas cheias, no período de 12hs às 17hs em relação ao tratamento 3SOV ,
sala vazia. As médias horárias para cálculo da regressão constam no APÊNDICE E.
1 (SLC)
2 (SOC)
3 (SOV)
4 (EXT)
77
CAPÍTULO 6 6. Conclusões e Sugestões para trabalhos futuros 6.1. Conclusões
Os projetos arquitetônicos podem contribuir de maneira eficaz na sustentabilidade,
pois são responsáveis por produtos de grande escala como edifícios e cidades. São
bastante representativos os ganhos ambientais quando aplicadas as soluções que
minimizam os impactos ambientais.
Os parâmetros climáticos e índices de conforto empregados são resultados de
medições climáticas e de análises estatísticas provenientes de dados experimentais,
aplicando-se às condições ambientais para a cidade de Curvelo/MG, no período de
coleta de dados.
Em relação ao TBS, no período da manhã, os tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV não
apresentaram diferença significativa entre si. Já no período da tarde, os tratamentos
1SLC e 2SOC foram estatisticamente iguais, mesmo localizados em fachadas diferentes,
mas quando comparado com o tratamento da sala 3SOV, a diferença é significativa
entre 12hs e 15hs. O tratamento 1SLC é estatisticamente igual ao meio externo 4EXT, na
maior parte da tarde.
Para o TGN, na maior parte do dia, não ocorre diferença estatística entre os
tratamentos 1SLC, 2SOC, 3SOV, embora os valores observados para o tratamento 3SOV
tenham sido ligeiramente mais baixos. A diferença é significativa em relação ao meio
externo (4EXT) para todos os tratamentos.
Quanto ao índice de conforto térmico ITGU, os tratamentos 1SLC, 2SOC e 3SOV, pela
manhã e no maior período da tarde, não diferem estatisticamente entre si, quando
comparadas às salas cheias e a sala vazia, embora os valores observados para 3SOV
tenham sido ligeiramente mais baixos. Ocorre diferença em relação ao meio externo
(4EXT) para todos os tratamentos na maior parte do dia, exceto às 15hs em que o
tratamento 1SLC é estatisticamente igual ao 4EXT.
78
Para a CTR, observou-se que, no período entre 9hs e 18hs, os tratamentos 1SLC, 2SOC
e 3SOV, não apresentam diferença significativa entre si, independente de sua posição,
fachada leste ou oeste. A diferença é estatisticamente significativa em relação ao
meio externo (4EXT) para todos os tratamentos neste período. A semelhança entre os
tratamentos indica que o prédio escolar possui alta inércia térmica, o que implica em
transferência de calor por radiação das superfícies circundantes, vedação vertical,
equipamentos e ocupantes das salas de aula.
Em relação à UR o período da manhã, de 7hs e 12hs, não apresenta diferença
significativa entre os tratamentos 2SOC e 3SOV localizados na fachada oeste. Entre 15hs
e 16hs e às 18hs, os tratamentos 1SLC e 2SOC, localizadas em fachadas diferentes, não
apresentam diferença significativa entre si. A diferença é significativa quando se
compara os tratamentos 1SLC e 2SOC, ao tratamento 3SOV para este período, período em
que os alunos permanecem em sala de aula. Todos os tratamentos diferem
estatisticamente do meio externo (4EXT).
Em relação aos índices de conforto térmico ITGU e CTR, amplamente utilizados para
avaliar o ambiente térmico em construções destinadas à produção animal, pode-se
verificar que constituem em índices aplicáveis também para avaliar construções de
uso humano, por constituírem de variáveis semelhantes de conforto que indicam a
sensação térmica do indivíduo.
De modo geral, observou-se que as características construtivas do prédio escolar
estudado apresentam coerência em relação aos parâmetros determinados nas normas
brasileiras para a edificação escolar e, perante a descrição da arquitetura bioclimática.
Entretanto, a ventilação cruzada, proposta pelo projeto do prédio escolar, também
considerada como estratégia de condicionamento térmico natural para as condições
de verão segundo a NBR 15220-3 (ABNT, 2003) para a região, mostrou-se
insuficiente, considerando que a direção do vento dominante apresenta-se quase
paralela ao eixo longitudinal do edifício.
79
6.2. Sugestões para trabalhos futuros
a) Repetir metodologia aplicada para completar o ciclo de estações, por englobar
muitos parâmetros e para maior abrangência e aplicabilidade.
b) Avaliar o desempenho das soluções arquitetônicas e construtivas, através da
medição de índices térmicos (ITGU e CTR).
c) Fazer um banco de dados relacionado às exigências térmicas de ocupantes
brasileiros em relação dos índices de Temperatura de Globo Negro - ITGU e
Carga Térmica de Radiação CTR para ambientes de uso humano.
80
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APÊNDICE A - Questionário
Avaliação de Conforto Térmico Prédio Escolar
Ambiente: Data: Horário: Atividade: ( ) Aluno ( ) Funcionário/Professor Sexo: ( ) Feminino ( ) Masculino Faixa etária: ( ) 13 a 15 anos ( ) 16 a 18 anos ( ) 19 a 21 anos ( ) mais de 22 Altura: Peso: Condições do tempo hoje: ( ) ensolarado ( ) parcialmente nublado ( ) nublado ( ) chuvoso Posição da(s) porta(s) agora: ( ) aberta(s) ( )fechada(s) ( )outro: Posição da(s) janela(s): ( ) aberta(s) ( )fechada(s) ( )outro:
Indique a vestimenta: ( ) calça comprida/saia comprida ( ) bermuda / shorts / saia curta ( ) camisa de manga longa ( ) camisa de manga curta/camiseta ( ) regata / blusa de alça ( ) agasalho / jaqueta ( ) meia ( ) tênis / sapato fechado ( ) sandália aberta/ chinelo ( ) outros:
Indique a sua sensação em relação à temperatura deste ambiente neste momento: ( ) muito quente ( ) quente ( ) confortável ( ) frio Por quê?(comente):_______________________________________________________ _______________________________________________________________________
Qual a sua preferência: ( ) climatização natural (sem ar condicionado)
( ) climatização artificial (com ar condicionado)
Por quê? (comente):________________________________________________________________ _________________________________________________________________________
O que você mudaria e/ou acrescentaria para a melhoria do conforto térmico deste ambiente? _________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
OBRIGADA PELA SUA ATENÇÃO E PELO SEU TEMPO!
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APÊNDICE B - Tabulação
RESULTADOS GLOBAIS
Alunos Total Feminino Masculino Quantidade 115 49 66 Porcentagem 100% 42,61% 57,39% Faixa Etária
Feminino Masculino Quantidade Porcentagem Quantidade % 13 - 15 anos 44 89,80% 60 90,91% 16 - 18 anos 4 8,16% 4 6,06% 19 - 21 anos 1 2,04% 2 3,03%
Feminino Masculino Altura média (metros) 1,67 1,73 Peso médio (kg) 53,33 62,82
Condições do tempo SALA 5 Parcialmente nublado Nublado
Quantidade(alunos) 26 12 Porcentagem 68,42% 31,58%
Condições do tempo SALA 6 Parcialmente nublado Ensolarado
Quantidade(alunos) 4 33 Porcentagem 10,81% 89,19%
Condições do tempo SALA 7 Parcialmente
nublado Ensolarado
Quantidade(alunos) 22 18 Porcentagem 55% 45% Posição da(s) porta(s) Aberta 100% Posição da(s) janela(s) Aberta 100%
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Vestimenta Quantidade (média )
calça comprida/saia comprida 85%
bermuda / shorts / saia curta 15% camisa de manga longa 15%
camisa de manga curta/camiseta 79%
regata / blusa de alça 6% agasalho / jaqueta 0% meia 80% tênis / sapato fechado 80% sandália aberta/ chinelo 20%
Sensação em relação à temperatura deste ambiente neste momento
Feminino Masculino muito quente 14 11 quente 22 33 confortável 12 23 frio 0 0
Por quê? (comente)
Relataram sobre o elevado número de alunos em sala, por
isso fica quente!
Qual a sua preferência: Feminino Masculino Total
Climatização natural (sem ar condicionado)
6 8 14
Climatização artificial (com ar condicionado)
39 62 101
Por quê? (comente)
A maioria diz que a cidade é bastante quente. Quem sugeriu ventilação natural se referiu a algum tipo de alergia /doença respitarória.
O que você mudaria e/ou acrescentaria para a melhoria do
conforto térmico deste ambiente ? 90% sugere ar condicionado ou ventilador 10% arborização na área externa
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APÊNDICE C - Esquema de Montagem do sistema de coleta de dados no interior das salas
Sala 7 (2SOC)
Laboratório (2SOV)
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APÊNDICE D - Médias horárias para dia crítico 11 de março de 2010
Dados para plotagem de gráfico da ASHRAE 55 e para inserção de dia crítico para a
Carta Bioclimática de Curvelo.
TBS o C
Hora Sala 5 (1SLC) Sala 7 (2SOC) Lab (3SOB) Externo (4 ext) 6 26,00 25,20 25,00 21,40 7 25,50 25,00 24,00 22,90 8 25,80 26,00 25,00 24,90 9 26,50 26,00 25,50 27,10
10 27,50 27,00 26,00 27,90 11 28,00 27,20 26,20 27,90 12 28,60 27,80 27,00 31,80 13 30,60 28,50 27,90 32,00 14 31,80 31,21 28,74 33,00 15 31,90 31,10 28,95 33,20 16 32,00 31,22 29,19 33,00 17 31,50 30,25 29,27 33,00 18 31,00 27,00 26,19 30,00
TBU o C
Hora Sala 5 (1SLC) Sala 7 (2SOC) Lab (3SOV) Externo (4 ext) 6 22,54 22,55 24,10 20 7 22,39 22,74 24,12 20,3 8 22,97 24,17 24,22 19,4 9 22,80 24,67 24,34 19,4
10 24,15 24,75 24,54 19,7 11 23,83 25,08 24,67 19,7 12 24,58 24,91 24,59 19,4 13 24,17 24,86 24,50 20,1 14 23,81 24,86 24,46 20,3 15 24,77 24,31 24,36 22,7 16 24,82 24,36 24,54 20,1 17 25,70 24,97 24,60 20,6 18 24,97 23,18 24,40 18,3
92
APÊNDICE E - Médias horárias para cálculo de regressão
Sala 5 (1SLC) Hora TGN TBS ITGU CTR UR
6 26,38 26,15 76,28 457,0 77,38 7 26,56 26,13 76,53 459,4 73,61 8 26,90 26,38 76,89 462,0 73,15 9 27,35 26,83 77,31 464,9 71,88
10 27,86 27,40 77,77 467,7 72,06 11 28,39 28,03 78,23 470,3 72,21 12 28,88 28,65 78,65 472,6 70,21 13 29,30 29,20 79,00 474,4 68,48 14 29,59 29,60 79,25 475,5 62,93 15 29,70 29,78 79,36 475,8 65,21 16 29,60 29,67 79,29 475,1 66,26 17 29,22 29,21 79,01 473,3 64,42 18 28,52 28,33 78,49 470,2 70,63
Sala 7 (2SOC) Hora TGN TBS ITGU CTR UR
6 25,63 25,51 75,35 451,7 79,13 7 26,00 25,80 75,89 454,5 78,27 8 26,44 26,21 76,43 457,3 82,67 9 26,92 26,71 76,95 460,1 83,32
10 27,40 27,24 77,45 462,7 77,11 11 27,86 27,78 77,89 465,1 77,46 12 28,27 28,27 78,26 467,0 77,74 13 28,60 28,69 78,55 468,5 73,72 14 28,82 28,97 78,73 469,5 69,16 15 28,91 29,09 78,78 469,7 67,33 16 28,82 29,00 78,69 469,2 69,21 17 28,53 28,66 78,44 467,7 71,87 18 28,02 28,03 78,00 465,3 70,34
93
Lab (3SOV) Hora TGN TBS ITGU CTR UR
6 26,32 26,00 76,11 457,0 77,93 7 26,30 25,96 76,15 457,0 78,43 8 26,36 26,02 76,27 457,4 80,01 9 26,49 26,17 76,44 458,1 78,8
10 26,66 26,37 76,65 459,0 77,26 11 26,87 26,61 76,89 460,1 75,55 12 27,10 26,87 77,13 461,2 76,72 13 27,33 27,14 77,37 462,4 79,19 14 27,54 27,38 77,58 463,4 75,00 15 27,72 27,60 77,75 464,4 77,00 16 27,86 27,76 77,87 465,1 80,22 17 27,94 27,85 77,92 465,5 78,85 18 27,94 27,84 77,88 465,6 76,78
Externo (4 ext) Hora TGN TBS ITGU CTR UR
6 17,92 20,54 67,73 379,0 89,62 7 22,74 22,79 71,19 445,2 75,57 8 26,87 24,81 74,16 504,2 60,48 9 30,31 26,59 76,65 555,3 54,87
10 33,09 28,09 78,66 597,8 52,36 11 35,20 29,29 80,18 631,1 43,08 12 36,65 30,16 81,24 654,4 38,22 13 37,47 30,66 81,83 667,0 35,87 14 37,65 30,78 81,95 668,3 37,73 15 37,21 30,49 81,60 657,6 35,27 16 36,15 29,75 80,80 634,1 40,88 17 34,50 28,55 79,55 597,2 55,55 18 32,25 26,84 77,84 546,1 53,00