DESEMPENHO TÉRMICO E FAIXAS DE CONFORTO PARA EDIFICAÇÕES PASSIVAS

A expressão “desempenho térmico” foi consolidada na área de edificações a partir da publicação da NBR 15.220 - Desempenho térmico em edificações (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT, 2005). O termo “desempenho” possui definição na NBR 15.575-1 Edificações Habitacionais - Desempenho Parte 1: Requisitos gerais (ABNT, 2013). Nesta, desempenho é definido como “comportamento em uso de uma edificação e de seus sistemas” (ABNT, p. 17, 2013).

Para avaliação do desempenho térmico das edificações é usual adotar modelos de conforto térmico, os quais fornecem parâmetros para as avaliações. Os modelos de conforto térmico adaptativos utilizam a temperatura externa do ar como principal variável explicativa para determinação das faixas de conforto. Estes modelos apoiam-se no fato de que, em edificações naturalmente ventiladas, o clima externo influencia fortemente o comportamento dos usuários e o tipo de ambiente térmico que estes esperam (ABRANTES, 2012). A Figura 3 apresenta a cronologia de integração dos modelos adaptativos em documentos regulatórios a nível internacional.

Figura 3 - Cronologia da integração e refinamento de modelos de conforto térmico em documentos regulatórios

Fonte: Carlucci et al. (2018, p. 75)

A seguir é apresentada breve revisão sobre duas das normas aplicadas a ambientes internos de edificações passivas. Foram utilizadas normas aplicadas a ambientes internos por não terem sido identificadas normas específicas para avaliação do clima externo. Outro motivo

de sua utilização foi a constatação de que a carta bioclimática adotada poderia demandar avaliações alternativas.

2.3.1 Faixa de Conforto da Norma EN15251 para Edificações Passivas

A norma europeia EN15251 (EUROPEAN COMMITTEE FOR

STANDARDIZATION - CEN, 2007), para edificações naturalmente ventiladas, adota uma faixa de conforto variável conforme as médias das temperaturas externas diárias. A faixa é definida em torno de uma temperatura operativa neutra, calculada pela Equação 1:

𝑇_{𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓}= 0,33𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝}+ 18,8 °C Equação 1

Fonte: Nicol e Humphreys (2010, p. 15)

Em que:

𝑇𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓 Temperatura operativa neutra ou temperatura operativa de

conforto.

𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝 Temperatura externa média exponencialmente ponderada

(exponentially weighted mean outside temperature ou running

mean outside temperature).

A temperatura operativa (𝑇𝑜) é a “temperatura uniforme de um ambiente com

comportamento de corpo negro imaginário, no qual o ocupante poderia trocar a mesma quantidade de calor por radiação e convecção que no ambiente real não uniforme” (ABNT, 2003a). Seu cálculo envolve a temperatura radiante média (Trm). Quando a velocidade do ar no ambiente for menor que 0,2 m/s a To pode ser tomada como a média entre a Trm e a

temperatura do ar (Tar) (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION

- ISO, 1998, p. 49; INSTITUTO NACIONAL DE METROLOGIA, NORMALIZAÇÃO E QUALIDADE INDUSTRIAL - INMETRO, 2010, p. 13).

A 𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝, em uma simplificação, pode ser calculada por meio da Equação 2:

𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝} = (1 − 𝛽) × {𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 −1} + 𝛽 × 𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 −2}+ 𝛽2 × 𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 −3}… . . } Equação 2

Ou, em uma simplificação, por meio da Equação 3:

𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝 = (1 − 𝛽) × 𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 −1+ 𝛽 × 𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝 −1 Equação 3

Fonte: EN15251 (CEN, 2007, p. 9).

Em que:

𝛽 Constante, recomenda-se utilizar 0,8 (CEN, 2007, p. 9) 𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 −1} Temperatura externa média do dia anterior (°C).

𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝 −1} Temperatura externa média exponencialmente ponderada calculada para o dia anterior

Para “novas construções e reformas com expectativa normal”, a faixa (Gráfico 6) possui largura de 6 °C (linhas identificadas como II). Para “edifícios existentes com expectativa moderada” a faixa possui 8 °C de largura (linhas identificadas como III). Pode-se dizer então que são toleradas amplitudes térmicas de 6 e 8 °C em edificações naturalmente ventiladas. As linhas identificadas como I referem-se a edificações especiais, “com alto nível de expectativa, espaços ocupados por pessoas muito sensíveis e frágeis” (NICOL; WILSON, 2010, p. 6).

Gráfico 6 - Valores limite das temperaturas operativas internas em função das temperaturas externas médias para projeto de edificações sem sistemas de resfriamento mecânico

Em edificações residenciais (espaços como escritórios, quartos, cozinha...), quando a temperatura externa média exponencialmente ponderada (𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑒𝑝) apresentar valores

inferiores a 10 °C, os limites os superiores serão: I = 25,5 °C, II = 26 °C e III = 27 °C. Os limites inferiores serão: I = 21 °C, II = 20 °C e III = 18 °C (EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION - CEN, 2007, p. 26).

2.3.2 Faixa de Conforto para Edificações Passivas da ASHRAE

Para edificações naturalmente ventiladas, a norma americana da American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (AMERICAN SOCIETY OF HEATING REFRIGERATING AND AIR-CONDITIONING ENGINEERS - ASHRAE, 2013) também adota faixas de conforto, variáveis e definidas a partir das médias das temperaturas externas.

No entanto, os procedimentos para chegar a essas faixas foram diferentes. Enquanto para a norma europeia se considerou a totalidade dos dados levantados, para a norma americana os dados foram fracionados em lotes. Os lotes que apresentaram baixa relação estatística entre as variáveis foram desconsiderados. Para Nicol e Humphreys (2010, p. 16), o procedimento adotado para a norma europeia representa uma melhoria. O modelo americano foi derivado de dados de 21.000 estudos, realizados principalmente em escritórios (ASHRAE, 2004, p. 9).

O procedimento aqui apresentado é aplicável apenas para quando as temperaturas médias mensais forem maiores ou iguais a 10 °C e menores ou iguais a 33,5 °C (ASHRAE, 2004, p. 9). Alerta-se para o fato de que houveram alterações nos procedimentos da versão de 2010 (ASHRAE, 2010) para a versão de 2013 (ASHRAE, 2013).

A temperatura operativa de conforto é calculada pela Equação 4.

𝑇_{𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑓} = 0,31𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑚}+ 17,8 °C Equação 4

Fonte: Nicol e Humphreys (2010, p. 16)

Em que:

𝑇_{𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑚} é a média móvel das temperaturas externas (prevailing mean outdoor air

Observa-se que a 𝑇𝑒𝑥 𝑚é𝑑 𝑚 é uma média aritmética móvel, diferindo da variável

utilizada pela (CEN, 2007), que utiliza média ponderada. Deve basear-se em não menos de sete e não mais de 30 dias consecutivos antes do dia em questão (ASHRAE, 2013).

Em torno da temperatura neutra são definidas duas faixas de aceitabilidade térmica: com 5 °C de largura, para atendimento de 90 % da população; e com 7 °C de largura, para atendimento de 80 % da população (Gráfico 7) (ASHRAE, 2004, p. 10).

Gráfico 7 - Faixas aceitáveis para espaços condicionados naturalmente

Fonte: American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers - ASHRAE (2010, p. 12)

Como ressalva, embora utilizada neste trabalho, observa-se que a ANSI/ASHRAE Standard 55-2013 - Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy não é uma norma internacional, é uma norma de uma associação profissional de um país específico (ASHRAE, 2013).