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Conforto Térmico e Bioclimatologia

Introdução ao Conforto Térmico• A importância do estudo de conforto

térmico está baseada principalmente em 3 fatores:

A satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável;O desempenho humano ao realizar tarefas;A conservação de energia

ConceitoSegundo a ASHRAE Standard 55, Conforto Térmico é um estado de espírito que reflete a satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa. Se o balanço de todas as trocas de calor a que está submetido o corpo for nulo e a temperatura da pele e suor estiverem dentro de certos limites, pode-se dizer que o homem sente Conforto Térmico.

Conforto Térmico

• As pesquisas normalmente utilizadas em estudos de conforto térmico, são divididas em dois grandes grupos:

Tipos de Pesquisa em Conforto Térmico

Pesquisas em Câmaras Climatizadas

Pesquisas de Campo

São aquelas realizadas no interior de ambientes totalmente controlados pelo pesquisador, onde as variáveis ambientais e pessoais são manipuladas

São aquelas realizadas em situação real, onde o pesquisador não interfere de maneira nenhuma sobre as variáveis

Variáveis de Conforto Térmico

VARIÁVEIS AMBIENTAISTemperatura do arTemperatura radiante médiaUmidade relativaVelocidade do ar

Variáveis de Conforto Térmico

ATIVIDADE FÍSICAQuanto maior aatividade física, maioro metabolismo

VESTIMENTAResistência térmica da

roupa medida em “clo”.

• ISO 7730 – 2005: Determinação e Interpretação analítica de conforto térmico usando o cálculo do índices de PMV e PPD e critérios de conforto térmico local.

• ISO 7726 – 1998: Instrumentos para Medição de quantidades físicas

• ASHRAE Standard 55 – 2004: Condições Ambientais Térmicas para ocupação Humana

• ISO 7243 – 1989: Ambientes Quentes – Estimativa de estresse térmico em trabalhadores, baseado no índice IBUTG

Normalização de Conforto Térmico e Estresse Térmico

• ISO 11079 – 2007: Determinação e Interpretação do estresse térmico por frio, utilizando isolamento requerido de vestimenta (IREQ).

• ISO 8996 – 2004: Ergonomia – Determinação da produção de calor metabólico.

• ISO 9920 – 2007: Ergonomia de Ambientes Térmicos – Estimativa de isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupa.

• NR 15: Limites de Tolerância para Exposição ao Calor. Ministério do Trabalho.

Normalização de Conforto Térmico e Estresse Térmico

Trocas TérmicasO homem é HomotérmicoMetabolismoEvaporaçãoConduçãoConvecçãoRadiação

MecanismosTermorreguladoresEm condição de Frio

Vasoconstrição PeriféricaArrepioAumento do MetabolismoMecanismos Instintivos e Culturais

MecanismosTermorreguladores

Em condição de CalorVasodilatação PeriféricaSuorRedução do MetabolismoMecanismos Instintivos e Culturais

A equação de conforto térmico foi expandida para englobar uma grande gama de sensações térmicas, utilizando-se o Voto Médio Estimado (PMV), através de análises estatísticas (estudos de Fanger, Dinamarca):

Equação do PMV

Onde:PMV = Voto médio estimado, ou voto de sensação de confortoM = Atividade desempenhada pelo indivíduoL = Carga térmica atuante sobre o corpo

A escala sétima da ASHRAE, ou escala de sete pontos utilizada nos estudos de Fanger, é usada para determinar a real sensação térmica das pessoas:

Equação do PMV

Muito quente

QuenteLevemente quente

NeutroLevemente Frio

Frio

Muito Frio

+ 3

+ 2

+ 1

0

-1

-2

- 3

O PMV é um índice que prevê o valor médio de um grande grupo de pessoas, segundo uma escala de sensações de 7 pontos;É determinado quando a Atividade (taxa metabólica) e as Vestimentas (resistência térmica) são conhecidas e os parâmetros físicos são medidos (tar; trm; var e umid);Índice baseado no Balanço de calor do corpo com o ambiente.Para o equacionamento foram consideradas as respostas fisiológicas do sistema termoregulador de mais de 1300 pessoas, tratadas estatisticamente:

ISO 7730 – Voto Médio Estimado - PMV

ISO 7730 – Percentagem de Pessoas insatisfeitas - PPD

O índice PPD, estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas termicamente com o ambiente;

Se baseia no voto da escala sétima de sensações;Pode ser determinado pela equação em função do

PMV ou ...:

ISO 7730 – Percentagem de Pessoas insatisfeitas - PPD

..pela figura:

ISO 7730 – Anexo A (Informativo) – Exemplos de requisitos de conforto térmico para diferentes categorias de ambientes e tipos de espaço:

ConceitoCLIMATOLOGIA aplicada àsrelações com os seres vivos.

Climatologia Aplicada à Arquitetura

V. OLGYAY e OLGYAY A. (1973)Design with Climate: Bioclimatic Approach toArchitectural Regionalism

Projeto BioclimáticoB. GIVONI (1969)

Man, Climate and Architecture.

Bioclimatologia

“Estilo Internacional”;Crise de Energia;Requisitos Básicos paraprojeto e análisestérmicas de edificações;Países emdesenvolvimento: a climatologia tem sedesenvolvido mais emfunção da aviação eagricultura

Importância dos Dados Climáticos para a Edificação

Dados Climáticos – para quê?• Dimensionamento de sistemas de ar condicionado-

condições extremas– Temperatura de Projeto ASHRAE 1%; 2,5%; 5% e TBU

coincidente– NBR6401– Graus-hora, temperaturas BIN

• Avaliação de desempenho térmico– Dias típicos– TRY– TMY

• Análise Bioclimática– TRY, TMY– Normais

Dados Climáticos – para quê?

• Avaliação de consumo de energia – TRY– TMY– WYEC

• Outros usos– Chuva dirigida– Dimensionamento de estruturas – cargas de vento– Dimensionamento de sistemas solares de

aquecimento de água e PV

Avaliação de desempenho térmico• Simulação de

ventilação natural• Simulação de

temperaturas e umidades

• Contato com o solo

1820222426283032343638

01/05 01:00:00

01/05 13:00:00

01/06 01:00:00

01/06 13:00:00

01/07 01:00:00

01/07 13:00:00

01/08 01:00:00

01/08 13:00:00

01/09 01:00:00

01/09 13:00:00

01/10 01:00:00

01/10 13:00:00

01/11 01:00:00

01/11 13:00:00

Tem

pera

tura

(ºC

)

Text Tint Tb

Análise Bioclimática - TRY

Análise Bioclimática - Normais

Avaliação de Consumo de energia• Simulação de edifício

comercial– Projeto– Retrofit– Operação

0

100

200

300

400

500

jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez

Mês

Cons

umo

men

sal d

e en

ergi

a el

étric

a (M

Wh)

Real

Simulado

Arquitetura Bioclimática

Faz uso da tecnologia que se baseia na correta aplicação dos elementos arquitetônicos, tirando partido do clima, com o intuito de fornecer ao ambiente construído um alto grau de conforto higrotérmico, com baixo consumo energético.

Projeto Bioclimático

CARTA BIOCLIMÁTICA DE OLGYAY

Como relacionar clima e soluções bioclimáticas

ProjetoBioclimático

Desenvolvida por Givoniem 1992Construída sobre odiagrama psicrométricoFoi Adotada no Analysis-Bio (mais adequada para o Brasil

Limites de conforto para países em desenvolvimentoSe baseia em temperaturas internas

CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI

CartaBioclimática

ZONA DE CONFORTO VENTILAÇÃO RESFR. EVAPORATIVO

CartaBioclimática

REFRIGERAÇÃOMASSA TÉRMICA P/ RESFRIAMENTO

UMIDIFICAÇÃO

AQUECIMENTO SOLAR

MASSA TÉRMICA C/ AQUECIMENTO SOLAR

AQUECIMENTO ARTIFICIAL

CartaBioclimática

CARTA BIOCLIMÁTICA

ESTRATÉGIAS

Exemplo de Aplicação (TRY)Florianópolis

Programa Analysis Bio: www.labeee.ufsc.br/downloads

ESTRATÉGIAS

Exemplo de Aplicação (TRY)Natal CARTA BIOCLIMÁTICA

Belém Brasília

Rio de Janeiro Florianópolis

Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas

Serão necessários VALORES MENSAIS de:Média, média das máximas e média das mínimasda temperatura do arUmidade relativa média


1- Achar o ponto ATemperatura média mensal e umidade relativa média


2- Achar os pontos B e CTemperatura média das min e temperatura média das máx.


3- Traçar a linhaConsiderar 1,5g/kg de variação do conteúdo de umidade

Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de

interesse socialABNT NBR 15220-3 - Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse socialEstabelece um zoneamento bioclimático brasileiro, abrangendo um conjunto de recomendações e estratégias construtivas destinadas às habitações unifamiliares de interesse social.

Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social

Limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico de coberturas

Zona Coberturas recomendadas Transmitância térmica (W/m2.K)

Atraso térmico (horas)

Fator Solar (%)

1 a 6 Leves e isoladas U ≤ 2,00 ϕ ≤ 3,3 FS ≤ 6,5 7 Pesadas U ≤ 2,00 ϕ ≥ 6,5 FS ≤ 6,5 8 Leves e refletoras U ≤ 2,30 x FT* ϕ ≤ 3,3 FS ≤ 6,5


Zona Paredes externas recomendadas

Transmitância térmica (W/m2.K)

Atraso térmico (horas)

Fator Solar (%)

1 e 2 Leves U ≤ 3,00 ϕ ≤ 4,3 FS ≤ 5,0 3, 5 e 8 Leves e refletoras U ≤ 3,60 ϕ ≤ 4,3 FS ≤ 4,0 4, 6 e 7 Pesadas U ≤ 2,20 ϕ ≥ 6,5 FS ≤ 3,5

Limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico de paredes externas


Zona Área de abertura para ventilação (A = % da área do piso)

Sombreamento das aberturas

1, 2 e 3 Média: 15% < A < 25% Permitir sol durante o período frio 4, 5 e 6 Média: 15% < A < 25% Sombrear

7 Pequena: 10% < A < 15% Sombrear 8 Grande: A > 40% Sombrear

Recomendações quanto ao dimensionamento e sombreamento de aberturas


Estação Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 Zona 6 Zona 7 Zona 8Verão - J J H, J J H, J H, J J, K Inverno A, B, C A, B, C B, C B, C C C - -

Estratégias bioclimáticas correspondentes à cada zona, para verão e inverno

A - B - C - D - E - F - G + H -H + I - I + J - K - L -

Sistema artificial de aquecimento Aquecimento solar da edificação Massa térmica para aquecimento Conforto térmico (baixa umidade) Conforto térmico Desumidificação (renovação do ar)Resfriamento evaporativo Massa térmica de refrigeração Ventilação Sistema artificial de refrigeração Umidificação do ar

Estratégias Bioclimáticas

VENTILAÇÃO

ESPAÇOS FLUIDOS

FORMA E ORIENTAÇÃO

VENTILAÇÃO

VENTILAÇÃO VERTICALDIRECIONAMENTO

DO AR

VENTILAÇÃO

SOB A EDIFICASOB A EDIFICAÇÇÃOÃO

VENTILAÇÃO

PELA COBERTURAPELA COBERTURA

VENEZIANASVENEZIANAS

RESFRIAMENTO EVAPORATIVO E UMIDIFICAÇÃO

ÁREAS GRAMADAS OUARBORIZADAS


RESFRIAMENTO EVAPORATIVODAS SUPERFÍCIES

UMIDIFICAÇÃO

RESFRIAMENTO EVAPORATIVO INDIRETO


Vegetação, Lagos e Espelhos d´água

Brisbaine - AU Brasília - DF

VEGETAÇÃO

MASSA TÉRMICA

AQUECIMENTO SOLAR

GANHO DIRETOGANHO INDIRETO

AQUECIMENTO SOLAR

GANHO DIRETO

AQUECIMENTO SOLAR

GANHO INDIRETO

AR CONDICIONADO

Ar condicionado de janelaMinicentrais de pequeno porteMinicentrais do tipo “Multisplit”Self containedChiller & Fan-coilCentrífugas

AQUECIMENTO ARTIFICIAL

Radiador incandescenteConvector elétricoPainel radiador de baixa temperaturaAquecedor central

OUTRAS TÉCNICAS:O SISTEMA DE

ABERTURAS

VENTILAÇÃO CRUZADA

VENTILAÇÃO SELETIVA

BRISES COM PARTES MÓVEISBRISES DO TIPO

LIGHT SHELF

OUTRAS TÉCNICAS: O SISTEMA DE ABERTURAS

BRISESSombreamento

BRISESSombreamento

Brises, marquises, cobogós

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