A Arquitetura e o Clima

Para melhorar o desempenho térmico das edificações, estas devem estar adequadas ao clima em que estão inseridas, de forma a obter o melhor proveito das características climáticas favoráveis, enquanto se evitam as indesejáveis. Há uma estreita relação entre o clima e o desempenho térmico de edifícios. Portanto, é de grande relevância a compreensão de alguns conceitos climáticos, assim como das classificações climáticas atuais, para se obter o melhor desempenho das edificações.

O clima de uma dada região pode ser entendido como um padrão de variações de vários elementos climáticos e suas combinações, características daquela localidade. Assim, o clima de um dado local será definido por uma série de fatores climáticos. Estes fatores são

subdivididos em fatores astronômicos (distância do Sol, sua radiação e os movimentos da Terra), fatores geográficos ou estáticos (latitude, altitude, inclinação do terreno, revestimento do solo e posição dos continentes e mares) e fatores meteorológicos ou dinâmicos (circulação do ar atmosférico seja na forma de ventos, frentes frias, massas de ar entre outros) (SERRA, 1975).

Uma nova corrente de climatologistas entende que é preciso recorrer à dinâmica atmosférica para que se possa definir adequadamente a climática regional, compreendendo assim não só a gênese dos fenômenos, mas também a ineficiência dos valores médios dos elementos climáticos para a caracterização climática, ao ocultar o ritmo do clima (MONTEIRO, 1962). O conceito de ritmo para tal aplicação refere-se ao “encadeamento, sucessivo e contínuo, dos estados atmosféricos e suas articulações no sentido de retorno aos mesmos estados” (MONTEIRO, 1976, p. 30). Este conceito foi introduzido por Monteiro (1976) e busca estabelecer o mecanismo sequencial da ocorrência dos diferentes tipos de tempo, analisando os elementos fundamentais do clima em unidades de tempo compatíveis com a representação da circulação atmosférica regional (ZAVATTINI, 2004).

As classificações climáticas agrupam regiões do globo terrestre em que os efeitos combinados dos diversos fatores climáticos resultam em condições climáticas aproximadamente homogêneas. As classificações que se baseiam apenas nos fatores estáticos atingem apenas as escalas zonais e regionais. Para se atingir a escala local, deve-se incluir, segundo Nimer (1979), também os fatores dinâmicos na classificação.

A classificação climática desenvolvida por Nimer (1979) diferencia-se das classificações convencionais sob alguns aspectos. O primeiro deles refere-se ao fato de considerar a noção de ritmo climático, introduzindo assim, na climatologia tradicional, a climatologia dinâmica, abordagem esta que tem sido atualmente adotada pelos climatologistas, pois além de mais completa, aborda os elementos climáticos de forma abrangente. Além disso, essa classificação se diferencia por não adotar nenhum dos critérios classificatórios climáticos tradicionais, como Köppen ou Gaussen. Selecionam-se critérios livres, conforme os aspectos e índices considerados expressivos na climatologia local. Desta forma, esta classificação climática, além de permitir que o climatologista não utilize os enquadramentos pré- estabelecidos pelos critérios tradicionais, permite que use parcialmente diversos critérios de diferentes autores, conforme a significância para o clima.

Em resumo, a classificação proposta por Nimer (1979) é baseada em três sistemas, conforme apresentado no QUADRO 3.1.

QUADRO 3.1Classificação climática de Nimer (1979)

Sistema Classificação

Primeiro relativo à gênese climática, os padrões de circulação atmosférica, definindo três climas zonais: equatorial, tropical e temperado.

Segundo delimita as regiões térmicas (mesotérmico mediano ou brando, subquente e quente) e é fundamentando na frequência e médias dos valores extremos mensais. O critério classificatório aplicado neste sistema foi o de Köppen, estabelecendo o limite de 18°C para os climas quentes (>18°C) e subquentes (<18°C). Além disso, estabeleceu-se os limites de 15°C e 10°C do mês mais frio para o mesotérmico brando (15 a 10°C) e mesotérmico médio (10 a 0°C). Terceiro classifica as regiões quanto aos padrões de umidade e seca mensais (super

úmido, úmido, semiúmido e semiárido). Para este sistema foi utilizado o critério de Gaussen e Bagnouls.

Os tipos climáticos decorrentes da classificação de Nimer (1979) para o território brasileiro, assim como sua distribuição espacial são apresentados na FIGURA 3.2.

FIGURA 3.2Distribuição dos climas brasileiros segundo Nimer (1979)

A Região Norte do Brasil possui uma condição de homogeneidade climática, apresentando temperaturas sempre elevadas em razão da contínua alta umidade, que, juntamente com a intensa nebulosidade, não possibilita máximas diárias excessivas. A amplitude térmica diária varia entre 8 e 14C. A amplitude térmica diária é mais expressiva do que a amplitude sazonal (NIMER, 1979).

Sob a análise climatológica, a Região Nordeste é altamente complexa, apresentando grandes variações pluviométricas e pouca variação térmica. Tais características decorrem da sua posição geográfica em relação aos diversos sistemas de circulação atmosférica. Em função das baixas latitudes, as temperaturas são bastante elevadas, apresentando-se amenas apenas nas superfícies mais elevadas. A amplitude térmica diária não é relevante. O grande diferencial desta região está na irregularidade das precipitações, resultando na coexistência do clima semi-árido em grande parte do seu território com os climas superúmidos, úmidos e semi-úmidos (NIMER, 1979).

Já a Região Sudeste do país, em relação ao regime de temperatura, é aquela que apresenta maior diversificação climática. Os grandes contrastes morfológicos determinam a variedade climática da região, em termos de de temperatura e precipitação. Outro fator atuante na região é a latitude, caracterizando-a como uma região de transição entre os climas quentes predominantes nas regiões Norte e Nordeste e os climas mesotérmicos de tipo temperado existente na Região Sul do Brasil. Todavia, esta transição aproxima o clima da região mais para os climas tropicais do que para os temperados. Verifica-se o predomínio de temperaturas amenas e uma grande amplitude térmica sazonal, havendo a ocorrência de temperaturas baixas durante o inverno, principalmente nos locais de maior altitude (NIMER, 1979).

A Região Centro-Oeste apresenta em seu território uma grande diversificação climática. Embora os fatores dinâmicos não atuem como diversificadores climáticos, os fatores estáticos o fazem em conjunto com a continentalidade. Nesta região ocorrem altas temperaturas, mas também temperaturas muito baixas no período de inverno, determinadas pela altitude (NIMER, 1979).

Por fim, a Região Sul apresenta uma característica de uniformidade quanto à pluviometria e ao ritmo estacional de seu regime. Já as temperaturas apresentam certa variabilidade. Observa-se o domínio exclusivo do clima mesotérmico do tipo temperado, de forma

desvinculada da altitude, como ocorre na Região Sudeste do país. Este tipo de clima é marcado pelo ritmo das estações, sendo o período quente sempre vinculado ao solstício de verão e o período frio ao solstício de inverno. Durante o verão não há a influência da latitude como fator de distribuição térmica, sendo o relevo o fator regulador da temperatura neste período. Já durante o inverno, a distribuição da temperatura será determinada pela maritimidade, latitude e relevo (NIMER, 1979).

Com relação ao conforto térmico, os elementos climáticos terão níveis distintos de importância na resposta fisiológica do corpo de acordo com o contexto climático. Na abordagem do conforto térmico, os principais elementos climáticos são a radiação solar, a temperatura do ar, a umidade relativa do ar, os ventos e a precipitação (GIVONI, 1976). No entanto, uma mesma temperatura pode ocasionar sensações térmicas distintas em razão de outros elementos climáticos como o vento e a umidade local.

O entendimento do clima é importante para o conhecimento dos seus rigores, comportamento de maior frequência e sazonalidades. Contudo não são suficientes para uma melhor integração entre o usuário e o clima. É fundamental a compreensão dos efeitos dos fatores climáticos na arquitetura. Pode-se tirar partido ou evitar os efeitos do clima, por mediação da edificação, de forma a se obter conforto térmico no interior da edificação. O estudo do clima voltado às relações com os seres vivos é denominado de Bioclimatologia (OLGYAY, 2015).

Denomina-se bioclimático o projeto desenvolvido com o objetivo de utilizar as condições climáticas favoráveis a partir de seus próprios elementos com o intuito de satisfazer as exigências de conforto térmico do homem (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2014).

A escolha adequada dos materiais que irão compor a envoltória de uma edificação em climas quentes deve se basear principalmente em duas características ambientais de grande relevância para o desempenho das edificações: a temperatura máxima e a amplitude diária. A radiação solar também irá influenciar o desempenho térmico da edificação, o que torna a orientação e a absortância das superfícies externas relevantes para o desempenho térmico neste tipo de clima. As propriedades termofísicas mais importantes neste caso são a condutividade térmica, o calor específico e a massa específica, que definem a resistência térmica e a capacidade térmica do fechamento. Como anteriormente colocado, a resistência térmica será responsável por moderar o fluxo de calor das superfícies externa para a interna.

A capacidade térmica está relacionada com a moderação da resposta interna quanto às flutuações nas temperaturas (GIVONI, 1976).

Lamberts, Dutra e Pereira (2014) colocam que a radiação solar é a principal variável responsável pelos ganhos térmicos de uma edificação7 no clima brasileiro e irá atuar diretamente nas condições internas de conforto. Neste contexto, a ventilação natural e o sombreamento assumem papel de importância como estratégias bioclimáticas.

A ventilação natural só será eficaz se as temperaturas do ar se encontrarem no intervalo de 20°C a 32°C, sendo que a partir dos 27°C a ventilação só é eficiente se estiver associada a valores de umidade relativa entre 15% e 75%. Para temperaturas acima de 32°C, a ventilação deixa de ser uma estratégia efetiva para o conforto, pois a partir daí os ganhos térmicos por convecção representariam aquecimento do ambiente ao invés de resfriamento (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2014). Além disso, existem climas em que as estratégias de ventilação e sombreamento são benéficas durante um determinado período apenas.

Ferreira, Souza e Assis (2014) promoveram um estudo sobre a análise climática do Brasil e da literatura relativa à bioclimatologia de forma a obter recomendações arquitetônicas e construtivas para diferentes tipos climáticos e contrapuseram as informações levantadas com o intuito de elaborar um quadro resumo de recomendações arquitetônicas e construtivas para os contextos climáticos mais gerais do Brasil. Os principais autores adotados neste trabalho foram: Givoni (1976), Mascaró (1983), o material produzido para o Ministério da Educação e Cultura (BRASIL, 1983) e Blume (1984). Para os climas existentes no território brasileiro as recomendações identificadas na literatura são apresentadas no QUADRO 3.2.

QUADRO 3.2Resumo das recomendações arquitetônicas conforme o clima (continua)

Tropical de

altitude Tropical Temperado

Quente e úmido

Quente e seco

1. Planta de situação

Construções orientadas segundo eixo

longitudinal leste-oeste X

Plantas compactas com pátios internos X

Plantas compactas X

Formas alongadas X

Voltadas para o vento dominante X

7

QUADRO 3.2 Resumo das recomendações arquitetônicas conforme o clima (conclusão)

2. Espaçamento entre construções

Grandes espaçamentos para favorecer a

penetração de vento X X

Grandes espaçamentos para favorecer a penetração de vento, mas com proteção contra vento quente ou frio

X

Distribuição compacta, proteger ventos

frios X

Distribuição compacta X

3. Circulação do ar

Construções com orientações simples, aberturas que permitam circulação do ar permanente

X

Construções com orientação dupla, circulação de ar cruzada, aberturas de ar controláveis

X X X

Incremento da umidade X

4. Dimensões das aberturas

Grandes: 40 a 80% das fachadas norte e

sul. X

Médias: 25% a 40% da superfície das

paredes X X X

Pequenas: 15% a 25% da superfície das

paredes X

5. Posição das Aberturas

Aberturas nas paredes norte e sul, à altura do corpo humano, do lado exposto ao vento e nas paredes internas

X

Aberturas nas paredes norte e sul, à altura

do corpo humano, do lado exposto ao vento X

Aberturas nas paredes norte e sul, à altura

do corpo humano X X X

6. Proteção das aberturas

Proteger da insolação direta durante todo

o ano X X

Proteger da insolação direta durante o

verão X X X

Proteger da chuva X

7. Paredes

Construções leves, baixa inércia térmica X

Construções maciças, alta inércia térmica X X X

Paredes isoladas

Cores claras X X

Cores médias a escuras X

8. Coberturas

Leve (pouca inércia térmica), superfície

refletora, uso de câmara de ar X X

Leve e bem isolada

Construções maciças, alta inércia térmica X X

Assim, espacializando as recomendações, encontra-se a configuração da distribuição no território brasileiro conforme é apresentado na FIGURA 3.3.

FIGURA 3.3Espacialização das recomendações arquitetônicas por tipo climático do Brasil

Fonte: FERREIRA; SOUZA; ASSIS, 2014.

A partir da definição das regiões climáticas do país, correlacionou-se as recomendações arquitetônicas obtidas na literatura de referência com os tipos de clima existentes. Ressalva- se que estas recomendações assumem forma generalista, havendo a necessidade de serem mais bem detalhadas. Uma limitação encontrada neste trabalho refere-se à definição das recomendações para climas intermediários. Para estes climas não foi possível se obter a definição das recomendações, sendo apenas sugerida a adaptação das recomendações definidas para os outros tipos climáticos a que se assemelham em determinado período do ano. Entretanto, algumas delas são de difícil definição, como, por exemplo, a inércia térmica, deixando assim indefinidas algumas recomendações para o grande domínio tropical (FERREIRA; SOUZA; ASSIS, 2014).