Um projeto de arquitetura bioclimática considera o local e suas características climatológicas, fazendo uso de elementos de projeto passivos e de tecnologias para criar condições confortáveis para controlar a transferência de calor para o ambiente construído. O termo "passivo" não exclui o emprego de tecnologia nos projetos, ao contrário, emprega tecnologia para aumentar o desempenho do sistema e, assim atingir o objetivo que é o conforto ambiental. A concepção bioclimática difere do projeto sustentável por seu foco na geração de conforto em conexão com o ambiente e não no impacto da construção sobre o meio ambiente. A economia de energia e o baixo impacto ambiental que resultam do projeto bioclimático são consequências positivas de integração do projeto com as condições climáticas locais e não de aplicação de recursos sustentáveis arbitrários (SWARTZ, 2010, s/p, tradução nossa). 8
Um projeto bioclimático parte da análise da região climática onde o projeto será implantado e procede à identificação das condições específicas - topografia, vegetação natural, outras estruturas vizinhas, etc., que podem criar variáveis especificas, influenciado a orientação do edifício no local (Figura A.05). Escolhas adequadas implicarão em redução da necessidade de condicionamento de ar, maximização da capacidade de aquecimento e arrefecimento passivos, criando condições de vida confortáveis e saudáveis para os usuários. Caberia aos arquitetos incorporar, se não enfatizar, o clima em soluções de projeto. Para a pesquisadora, eliminar as características locais em um projeto em última instância diminui o nível de satisfação que os usuários podem usufruir da edificação. Clima é uma das formas mais importantes e de nível básico de 'lugar' que as pessoas experienciam, fazendo com que as respostas aos projetos que levam em consideração características e condições climáticas regionais sejam reconhecidas como projetos resultantes do 'lugar'.
Pode-se dizer que a capacidade de manter condições de conforto em ambientes internos em regiões quentes limitou-se a métodos passivos até 1902 quando ocorreu a invenção do primeiro ar condicionado elétrico. Recursos energéticos baratos e a nova tecnologia tornaram possível aos arquitetos ignorar os métodos passivos para superar questões relacionadas ao clima.
8 SWARTZ, Carter. Archinology. 2010. Disponível em: <www.archinology.com/bioclimatology/>.
A arquitetura que se caracteriza pela utilização de grandes fachadas envidraçadas, independentemente da circunstância climática local, na maioria das vezes sofre sobreaquecimento devido ao ganho térmico decorrente da incidência da radiação solar. Desse sobreaquecimento duas conseqüências são imediatas - o desconforto dos usuários e a intensificação do consumo de energia elétrica para o condicionamento artificial do ambiente. A arquitetura com que o século XX terminou é abstrata e independente do clima, afirma Instituto de Arquitectura Tropical 9 coordenado por Stagno ao colocar seus propósitos. Para o Instituto, quando o dogma do modernismo tomou conta do planeta, na maioria das vezes desconsiderou a tradição cultural das formas de expressão locais, causando um internacionalismo que não se adapta com sucesso aos trópicos. O instituto observa que os arquitetos que se diferenciaram obtiveram seu êxito ao incorporar aspectos culturais e considerar o clima local mediante a adaptação de formas, materiais e conceitos coerentes sem deixarem de ser modernos. Fizeram uma arquitetura que reflete influências regionais, porém provida de soluções contemporâneas.
Durante sua permanência na Índia na década de 1950, o arquiteto Otto Koenigsberger 10 teve contato com a arquitetura e o planejamento urbano local e pode observar que tais projetos não eram apenas altamente sensíveis ao clima, mas excelentes exemplos de construção eficiente, tanto do ponto de vista material como no ordenamento do território. Na década de 1970, quando seu "Manual of tropical housing and building: climatic design" foi publicado em Londres, os aspectos teóricos da arquitetura vernácula foram mais bem estudados e definidos e os dados empíricos estavam disponíveis para fundamentar sua abordagem.
9 Instituto de Arquitectura Tropical - fundado em 1994, localizado em San José - Costa Rica, é uma
organização sem fins lucrativos, composta por arquitetos e outros profissionais, cujo objetivo principal é promover discussão e estudos sobre arquitetura e urbanismo adaptado aos trópicos. Disponível em: <http://www.arquitecturatropical.org/acerca.html>. Acesso em 30 ago 2010.
10 KOENIGSBERGER, Otto - Arquiteto urbanista (Alemanha, 1908 - UK, 1999). Durante seu
trabalho na Índia, tomou consciência dos perigos de exportação edifício Ocidental e métodos de planejamento para os países do Terceiro Mundo e da necessidade para estabelecer um corpo de conhecimento para os profissionais destes países. Isso o levou à criação do Departamento de Arquitetura Tropical na Architectural Association of London, com um currículo que enfatizava a importância da compreensão das condições físicas e sociais nos países tropicais. Sob a sua direção, mais tarde tornou-se o Departamento de Desenvolvimento e Estudos Tropicais para em 1971 tornar-se a Unidade de Planejamento do Desenvolvimento na University College of London. Fonte: <http://www.ucl.ac.uk/dpu/aboutus/otto>. Acesso em 13 jan 2011.
Em 1963, o arquiteto Victor Olgyay 11 cunhou o termo "bioclimáticas" em seu livro "Design with Climate Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism", propondo a necessidade de se relacionar projeto arquitetônico ao clima, e as relações exploradas para o conforto humano. Os trabalhos de Victor Olgyay e seu irmão Aladyr dão inicio a reflexão sobre o desempenho ambiental em termos de métodos de concepção passiva e seus princípios para o conforto humano. Através da ‘Carta Bioclimática de Conforto’, propõem uma metodologia para quantificar e ilustrar as condições climatológicas que definem uma ‘zona de conforto’, ou seja, uma faixa onde as pessoas encontram condições de conforto térmico em um determinado local. Seu partido era que, considerando as condições climáticas locais e aplicando técnicas passivas no início da fase de projeto o resultado seria a maximização da possibilidade de construir edifícios que trabalham em favor dos usuários.
Figura A.05 – Carta bioclimática de conforto de Olgyay adaptada por Koenigsberger. Fonte: http://www.eps.ufsc.br/disserta/neto/cp2_net.htm. Acesso em 22 jan 2011.
O método de Olgyay baseado na carta bioclimática apresenta a zona de conforto humano em relação à temperatura e umidade do ar ambiente, temperatura radiante média, velocidade do vento, radiação solar e resfriamento evaporativo. Envolveu os seguintes passos: coleta de dados climáticos (temperatura, ventos, radiação e umidade); tabulação dos dados em uma base anual e construção de uma série de cartas mostrando a distribuição anual dos elementos climáticos; avaliação dos dados tabulados de temperatura e umidade do ar em uma carta
11 OLGYAY, Victor - Arquiteto, urbanista. (Hungria,? - USA, 1970). Precursor na investigação sobre
a relação entre arquitetura e energia. Autor de numerosos livros, entre os quais se destaca
Arquitetura e Clima: Manual de desenho bioclimático para arquitetos e urbanistas. Este livro editado em 1963 pela Princeton University Press é o resultado de oito anos de trabalho de investigação que contou com fomento da Agência Federal de Financiamento da Moradia dos Estados Unidos (EEUU), bolsa da Fundação Simon Guggenheim e o apoio dos fundos de investigação da Universidade de Princeton. Fonte: <lib.asu.edu/architecture/collections/olgyay>. Acesso em 25 set 2010.
bioclimática. Para Givoni (1969), o método de Olgyay é limitado em sua aplicabilidade, uma vez que a análise dos requerimentos fisiológicos está baseada apenas sobre o clima externo e não sobre o microclima projetado para o interior da edificação. A metodologia proposta por Givoni utiliza o Índice de Estresse Térmico para avaliar os requerimentos humanos para o conforto. Essa metodologia envolve os seguintes passos: análise do clima; opções para aquisição de condições internas para conforto em climas quentes; avaliação das variáveis climáticas na carta psicrométrica (XAVIER; LAMBERTS, 1999, s/p). 12
O clima global tem sido estudado extensivamente e numerosas classificações regionais foram criadas. Segundo Peel (2007, s/p.) 13, embora mais de 100 anos tenham decorrido, a classificação climática originalmente formulada pelo climatologista Wladimir Köppen 14, foi modificado por seus colaboradores e sucessores e está em uso generalizado, e, pregada por pesquisadores como base para a regionalização das variáveis climáticas para avaliar a produção de modelos do clima global (Figura A.06).
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 e
Aquecimento Solar Passivo;
8- Zona de Aquecimento Solar Passivo;
9- Zona de Aquecimento Artificial.
Figura A.06 - Carta bioclimática de Givoni. Fonte: www.reitoria.uri.br/. Acesso 17 jan 2011
12 XAVIER, A. P., LAMBERTS, R. Proposta de zona de conforto térmico obtida a partir de estudos
de campo em Florianópolis. Anais do V Encontro nacional de conforto do ambiente construído e II Encontro Latino-Americano de conforto do ambiente construído, Fortaleza, 1999. Disponível em: <www.ufpel.edu.br/faurb/prograu/documentos/artigo3-tecnologia.pdf>. Acesso em 22 jan 2011
13 PEEL, M., FINLAYSON, B., MCMAHON, T. Updated world map of the Köppen-Geiger climate
classification. 2007. Disponível em: <//hal-sde.archives-ouvertes.fr/hal-00298818>. Acesso em 13 jan 2011.
14 KÖPPEN, Wladimir – Climatologista (Rússia, 1846 – Áustria, 1940). Conhecido por sua
delimitação e mapeamento das regiões climáticas do mundo, desempenhou papel importante no
desenvolvimento da ciência atmosférica. Fonte:
Para as questões arquitetônicas, essas categorias podem ser inicialmente agrupadas em quatro macrorregiões climáticas gerais. Estas regiões e seus problemas de design principais são:
Frio
Subaquecimento solar é a questão principal. Rápida perda de calor durante a maior parte do ano. Objetivo: maximizar o ganho de calor do sol e de fontes internas e minimizar a perda de calor.
Temperado-Misto Existe uma variação sazonal entre subaquecimento solar e superaquecimento, porem não muito grave.
Quente-Seco
Superaquecimento solar é o principal problema, porém como o ar é seco o resfriamento evaporativo é eficaz. Ocorre diferença significativa entre as temperaturas diurna e noturna. Objetivo: Equilíbrio ganho de calor durante o dia com perda de calor noturno
Quente-Úmido
Superaquecimento solar é um problema, mas normalmente não tão grande quanto no Quente/Seco. A umidade aumenta o nível de desconforto e o resfriamento evaporativo é ineficaz. As diferenças entre as temperaturas diurna e noturna são pequenas. Objetivo: minimizar o ganho de calor e maximizar a dissipação de calor.
Tabela A.02 – Nomenclatura e descrição das macrorregiões climáticas gerais.
Figura A.07 - Mapa global das classificações climáticas utilizando o sistema de Köppen. Disponível em: <://www.blueplanetbiomes.org/climate.htm>. Acesso em 18 jan 2011.
Os primeiros passos do processo projetual incluem a identificação da zona climática regional, as condições climáticas locais e condições específicas do local. Com base nessas informações procede-se à implantação do edifício, à definição da forma e o método construtivo adequado. A fim de maximizar a eficácia, o processo projetual deve-se considerar e incorporar elementos sazonais (como regime de ventos, duração e severidade das estações) deste as primeiras fases.
Do ponto de vista de conforto humano, a ventilação deve incluir a análise da distribuição do ar interior para os piores dois meses do ano. O fluxo de ar em torno dos edifícios é complexo e dependente da direção do vento e da geometria do edifício. Características tais como beirais, marquises, platibandas, construções vizinhas e paisagismo podem mudar o padrão de fluxo em torno de um edifício de forma significativa.
Vários reforçam a importância de entender que nenhuma das partes é independente das outras. Cada parte deve ser considerada em conjunto com as demais sendo que, um projeto bem sucedido só se realiza mediante a incorporação de todos os parâmetros.
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