Definições de Conforto Térmico

Keeping warm and keeping cool have been everyday activities for people since time immemorial.

(Lisa Heschong) O conforto térmico pode ser definido como um estado decorrente do fisiológico “que expressa à satisfação do homem com o ambiente térmico que o circunda”1 (ASHRAE, 1992). Quando o balanço térmico não é constante e existe um gradiente diferencial entre o calor produzido pelo corpo e o calor perdido para o ambiente, tem-se o desconforto.

O conceito de conforto é um termo preciso e ambíguo ao mesmo tempo. Quase todos os autores concordam que se refere a um estado de bem- estar, mas esta definição geral dificulta sua precisão científica [...] Os vários autores concordam que normalmente entendemos que o termo conforto térmico refere-se a um clima ou estado de bem-estar climático ou térmico, sem excluir outras condições de satisfação material. Este estado de bem estar é o resultado de um equilíbrio entre o homem e seu meio, entre as suas condições fisiológicas e as ambientais, e, como expressão de tal equilíbrio é tema suscetível de varias perspectivas e de interesse permanente. (TORNERO, LOPERA, 2006).

O conforto térmico é considerado um conceito subjetivo que expressa à condição física e psicológica da pessoa, em que as condições de temperatura, umidade e circulação do ar são favoráveis às atividades humanas. Segundo Frota e Schiffer (2003), quando as “trocas de calor entre o corpo humano e o ambiente se dá sem grandes esforços, o indivíduo tem a sensação de conforto térmico”.

A temperatura do corpo humano é, em média, 37 ºC; quando fica abaixo dos 28 ºC o corpo precisa de enorme esforço, o que pode acarretar problemas de saúde. Mesmo um calor adicional deve ser evitado para a manutenção da temperatura corporal constante.

Para Vischer (2008), que se dedica aos estudos de conforto ambiental em ambientes de trabalho, o conforto ambiental é composto de conforto físico, psicológico e do funcional combinados. Segundo a autora, o ambiente é mais que um fator determinante do

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comportamento das pessoas, uma vez que aspectos psicossociais aumentam a complexidade da interação do usuário ao ambiente. Ela afirma que

Os usuários precisam de suporte ambiental para as atividades que executam e esse suporte é o que se entende por conforto, (...). Associando aspectos de satisfação psicológica dos usuários (...). Com os resultados concretos, como o desempenho de tarefas e a melhora da produtividade organizacional A Figura 36 representa o diagrama de Francis Taylor apud Vischer (2008) para os níveis de conforto associados ao espaço de trabalho, avaliando conforto físico, psicológico e funcional combinados.

Figura 36: Níveis de conforto ambiental, desde a habitabilidade básica ao bem estar ótimo. Fonte: Diagrama de TAYLOR, Francis, in Space meets status: designing workspace

performances (2008) apud VISCHER, J. C. (op. cit)

A percepção que as pessoas têm do conforto térmico é função entro outros fatores do estado de saúde, sexo, idade, capacidade de adaptação a diferentes condições, associados às atividades realizadas e ao vestuário etc. (D’ALEÇON, 2008; ARCHINOLOGY, 2010). Os parâmetros que afetam o conforto térmico são definidos em duas categorias: ambientais e fisiológicas (com os fatores apresentados na Tabela 9).

Influências Ambientais

Temperatura de bulbo seco (TBS) Umidade Relativa (UR)

A temperatura radiante média (TRM) Velocidade de ar (Vel)

Influências Fisiológicas Taxa Metabólica (Met) _{Roupas de isolamento (CLO)}

Tabela 9: Parâmetros de conforto térmico. Fonte: Archinology (2010)

A definição de temperatura radiante média “é o valor médio entre a radiação térmica que incide sobre as superfícies do local – objetos e seres vivos –, e as aquece, e a radiação que elas emitem de volta para o ambiente” (ALCÂNTARA,2010).

Segundo Archinology (2010), a temperatura das paredes de um edifício, ou de outras superfícies, pode diferir consideravelmente da atmosfera circundante, enquanto as temperaturas de superfície da envoltória são bastante afetadas pela cor (refletividade). Para Givoni (1976), os principais elementos climáticos que incidem sobre um projeto de edificação, considerando-se o conforto humano, são:

Radiação solar (a radiação eletromagnética emitida pelo sol); Radiação de onda longa (emitida pelo solo para o espaço e variável conforme sua capacidade de reflexão e permeabilidade); Temperatura e umidade do ar; Ventos e precipitações. Capacidade calorífica e condutividade.

A integração de influências ambientais e fisiológicas pode ser quantificada em um formato gráfico para criar o que se conhece por Confort Zone (CZ), que se define como uma situação em que 80% dos ocupantes de um edifício se encontram em condições termicamente aceitáveis (ARCHINOLOGY, 2010).

Uma das mais importantes associações criadas para pesquisar o conforto térmico foi realizada pela comunidade americana por volta de 1913, gerando, em 1923, a associação de engenheiros American Society of Heating and Ventilating Engineers – ASHRAE. Hoje, a associação faz parte da American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. Ruas (2001) destaca que uma grande contribuição da ASHRAE foi à publicação, em 1923, do trabalho de Houghten e Yaglou, que permitia relacionar feitos de temperatura do ar e da umidade relativa ao bem estar do ser humano, “termo posteriormente chamado de temperatura efetiva, e determinava as chamadas zonas de conforto e o Índice de Temperatura Efetiva (ITE)” (RUAS, 2001). Os três sistemas mais reconhecidos para definir a chamada zona de conforto, associando-os ao clima local são de acordo com Archinology (2010):

1. Carta Bioclimática (BC), desenvolvida por Victor Olgyay em 1963 e aplicada em casos de métodos passivos de resfriamento (ou seja, sem uso de equipamento mecânico);

2. Gráfico de Construção Bioclimática (BBCC), ou Psychrometric

Graphic (PC), desenvolvido por Givoni em 1976, modificado por Givoni e

Murray Milne em 1979, e novamente modificado e aprimorado por Watson e Labs em 1983;

3. Gráfico de Conforto da Sociedade Americana de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado Engenheiros (ASHRAE).

Para Frota e Schiffer (2003), o conhecimento das necessidades do homem em torno do conforto térmico e do clima, “associado ao das características térmicas dos materiais e das premissas genéricas para o partido de projeto arquitetônico, proporcionam condições de planejar edifícios cuja resposta térmica atenda às exigências do conforto térmico” de seus usuários nos diversos usos e atividades.

Trocas Térmicas

A envoltória de um edifício funciona como um filtro para a passagem de radiação solar, vento, umidade e chuva, modulando a troca de calor entre interior e exterior. Segundo Griffin e Siem (2004), a principal causa do aquecimento no interior dos edifícios em clima tropical é o Sol, que atua essencialmente de duas formas: por penetração direta, através de aberturas e superfícies de vidro, e pelo aquecimento de paredes opacas exteriores ou vedações, com posterior transmissão para o interior. Outras fontes advêm das pessoas (que, com metabolismo e atividades, emitem calor para o ambiente tal como instalações, equipamentos e aparelhos que geram calor em níveis variados de acordo com sua finalidade e eficiência). As Figuras 37a e 37b ilustram esses mecanismos.

Figura 37a: Mecanismos de ganho de calor em edificações.

Fonte: http://www.masisa.com/arg/

Figura 37b: Mecanismos de trocas de calor entre corpo humano e o ambiente.

Fonte: http://www.fau.ucv.ve/idec/racionalidad (Adaptado pelos autores)

Externamente, a temperatura do ar e as superfícies externas da envoltória do edifício têm seu nível mais baixo antes do amanhecer. No decorrer do dia, o envelope armazena o calor gerado pela radiação solar direta, difusa ou refletida para, em seguida, transmiti- lo ao interior do edifício. Segundo os autores, esse mecanismo de transferência de calor

depende das propriedades térmicas e características da superfície dos componentes construtivos e está associado a dois conceitos importantes: o amortecimento, representado pela diferença máxima de temperatura entre a parte superior interna e externa, e o atraso, representado pela diferença em unidades de tempo, por todo o edifício, para atenuar o calor que o atinge e passá-la para dentro com certo atraso representado pela inércia térmica (GRIFFIN; SIEM, 2004).

Inércia Térmica

Na definição de Griffin e Siem (2004), inércia térmica é capacidade de um componente de armazenar calor, amortizar seu efeito e transmiti-lo com retardo ao interior dos ambientes. Os autores exemplificam com uma parede de alta inércia térmica, que transmite o máximo de calor para o interior com retardo de 8 a 10 horas e considerando um importante amortecimento da temperatura externa. Comparam essa parede, com uma parede de baixa inércia térmica, com pouca capacidade de reter calor, que permite que a temperatura interna máxima fique muito próxima à temperatura exterior com um retardo de transmissão de aproximadamente 2 horas.

Quando a inércia térmica é alta, os tempos de atraso e amortecimento são grandes e é dito que o edifício é pesado. Quando a inércia térmica é baixa, os tempos de atraso e amortecimento são pequenos e é dito que o edifício é leve. A Gráfico 3 representa o mecanismo de inércia térmica e o atraso térmico representado entre o a temperatura externa e a temperatura interna, em horas.

Gráfico 3: Mecanismo de Inércia Térmica. Fonte: http://www.fau.ucv.ve/idec/ (adaptação dos autores)

Segundo Akutsu (2010), do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), não é correto afirmar que o bom desempenho térmico de uma edificação é uma função direta do isolamento térmico, mas de

um conceito mais amplo e complexo, denominado “inércia térmica. Esse conceito está relacionado à atenuação das variações de temperatura, enquanto a isolação é simplesmente impedir a passagem de calor de um lado para outro. Sabe-se que a inércia térmica é conferida pela quantidade de massa e, portanto, no caso das vedações dos edifícios, paredes de maior espessura resultam em um maior isolamento térmico. Dependendo do material utilizado, a inércia térmica pode aumentar ou diminuir.

Segundo Yannas e Maldonado (1995), “inércia térmica é a capacidade de uma edificação de armazenar e liberar calor.” Aplica-se o conceito da inércia térmica na edificação para diminuir os picos extremos de variação de temperatura ao longo do dia. Quanto maior for à variação das temperaturas externas, ao longo do dia, maior a necessidade de alta inércia térmica.

Akutsu (2010) analisa que, no Brasil, em regiões de clima seco, onde as amplitudes térmicas são maiores, “deve-se buscar uma alta inércia térmica para o edifício, já no litoral, com clima quente e úmido, as amplitudes são menores, podemos aplicar a envoltória com baixa inércia térmica”.