Desempenho térmico das edificações

O desempenho térmico de uma edificação está relacionado às trocas térmicas da edificação com o meio, sendo que diversos fatores influenciam no comportamento térmico, como as características dos materiais e do meio.

A forma da edificação e dos ambientes expressa por suas alturas e profundidades, aliadas a orientação solar interferem no desempenho térmico da edificação. Do mesmo modo, o espaço urbano onde está inserida a edificação pode potencializar ou minimizar fatores tais como: a incidência solar, ventilação, radiação e reflexão das superfícies. Segundo Rivero (1986), a harmonia entre edifício e cidade não é só espacial e funcional, deve haver coerência destes às solicitações térmicas do clima.

Por fim, a interface destes diversos fatores determina o comportamento térmico das edificações, o qual influencia no conforto térmico. A seguir são apresentados as principais variáveis de trocas térmicas de uma edificação.

2.3.1 Fechamentos opacos

A transmissão de calor nos fechamentos opacos ocorre quando há diferença de temperatura entre o interior e o exterior, sendo que o fluxo acontece das maiores para as menores temperaturas como demonstrado na figura 11, sendo que a capacidade de transmitir e refletir a energia depende das características dos materiais.

A resistência térmica de um material pode ser definida como a dificuldade de condução do calor dentro do material, sendo que esta depende da relação

estabelecida entre a espessura do material e a condutividade. A transmitância térmica é o inverso da resistência térmica.

A inércia térmica pode ser definida como a capacidade que um material tem de amortecer as ondas de energia e retardar sua transmissão, exemplificado através da figura 11b, sendo vinculada à espessura e a massa específica do material.

a) b)

Figura 11 – Radiação solar em fechamentos opacos: a) sem inércia e b) com inércia.

Fonte: LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 1997, p. 62 e 64.

2.3.2 Fechamentos transparentes e translúcidos

Quando os fechamentos transparentes não estão expostos à radiação solar direta as trocas térmicas acontecem do mesmo modo que nos elementos opacos.

Quando ocorre a incidência da radiação solar, a energia radiante incidente tem uma parcela refletida, outra absorvida e uma parcela que é transmitida diretamente ao interior da edificação. A fração de energia refletida é definida pelo coeficiente de reflexão ou refletância (ρ), já a parcela absorvida se transforma em calor no interior do corpo, cujo coeficiente é definido como absortância (α). Conforme demonstrado na figura 12, o percentual de radiação transmitido, refletido e absorvido varia de acordo com o comprimento de onda e as características do material.

Em situações de clima frio os ganhos térmicos por radiação através de fechamentos transparentes é interessante, mas é importante observar que o fluxo de energia ocorre sempre no sentido do lado mais quente para o mais frio, assim é

preciso atentar para que não haja fluxo inverso, ou seja, perda de calor interno para o exterior, quando não ocorre incidência solar. O uso de películas seletivas pode auxiliar no controle do tipo de radiação que passa pela superfície, controlando a emissão de calor e também os raios de luz visível.

Figura 12 – Trocas térmicas em fechamentos transparentes e opacos.

Fonte: LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 1997, p. 56.

Outra característica importante do material é o fator solar, o qual pode ser definido como o percentual total de radiação solar incidente transmitido através do material para o interior, sendo caracterizado pela soma da parcela que passa diretamente por transparência e a parcela absorvida e reemitida.

As proteções solares podem ser utilizadas tanto em paredes opacas (revestimentos de fachadas ventiladas) quanto translúcidas (brise soleil) e cumprem um papel importante no controle da radiação transmitida para o interior dos ambientes. Neste sentido se observa a importância de avaliar a utilização destes elementos. Em climas onde as estações do ano são bem definidas com invernos frios e verões quentes, como é o caso de Santa Maria, o uso destes elementos deve

permitir o aproveitamento da energia solar para aquecimento no inverno e proteção com sombra nos dias quentes.

2.3.3 Ventilação

Como já colocado anteriormente, a ventilação é uma aliada importante para o conforto térmico dos ambientes, pois tem por função o resfriamento das superfícies e facilitar as trocas térmicas humanas. Avaliando-se pesquisas realizadas e o exposto por Bittencourt e Cândido (2008), o uso da ventilação para conforto é indicado para temperaturas entre 18ºC e 32ºC com velocidade máxima de aproximadamente 2 m/s. Acima dos 32ºC os ganhos térmicos por convecção são indesejáveis e abaixo do 18ºC amplia o desconforto por frio Assim sendo, no caso de baixas temperaturas a ventilação deve ser usada apenas com a função de higienizar o ambiente.

O deslocamento do ar pode acontecer de forma natural, a qual ocorre por diferença de pressão ou diferença de temperatura ou de forma artificial, através do insuflamento e exaustão. Outros fatores que influenciam na ventilação são a forma e as características construtivas; forma e características da vizinhança; localização e orientação da edificação; posição, tamanho e tipo de aberturas; direção, velocidade e frequência dos ventos.

As soluções mais utilizadas para a utilização da ventilação são: ventilação da cobertura, ventilação cruzada, ventilação sob a edificação e captadores de vento. A figura 13 evidencia alguns usos importantes da ventilação.

Importante destacar que em climas mais severos a utilização destas estratégias não elimina a necessidade de sistemas artificiais de condicionamento de ar, entretanto reduz sua utilização de forma significativa para uso somente nos dias de extremo calor ou extremo frio. Dessa forma garante economia de energia e qualidade ambiental.

Figura 13 – Usos de ventilação.

Fonte: CUNHA et. al., 2006, p. 135.

Em estudos sobre a obra do arquiteto Lelé o uso de estratégias bioclimáticas, tecnologia e cuidado com a qualidade ambiental vem sendo analisados, entre eles o de Westphal (2007), o qual descreve os elementos que caracterizam a linguagem arquitetônica que conferem identidade aos projetos de Lelé e os seus sistemas construtivos.

Caram e Perén (2007) realizaram estudo das vantagens da ventilação natural como estratégia bioclimática para a obtenção do conforto térmico em climas quente- úmidos, através da análise do hospital Sarah Kubitschek Fortaleza. Além disso, Ribeiro (2007) aborda a evolução da obra de Lelé de forma qualitativa e reflexiva, sendo que a análise considera que a obra deste arquiteto é referência para a arquitetura hospitalar brasileira quanto ao conforto ambiental, sustentabilidade, tecnologia e meio ambiente. A figura 14 exemplifica um sistema de ventilação utilizado na obra de Lelé.

Figura 14 – Usos de ventilação por galerias: arquiteto Lelé.

Fonte: CUNHA et. al., 2006, p. 33 e 34.

Considerando as peculiaridades e complexidade de um projeto para edifícios hospitalares e os custos que envolvem sua manutenção, o uso destes conceitos nos projetos é de extrema relevância, tanto do ponto de vista econômico, quanto da qualidade ambiental e humanização.