Neste item, serão descritas as estratégias bioclimáticas projetuais utilizadas no projeto e como estas foram inseridas no processo de concepção projetual. Além disso, as estratégias bioclimáticas utilizadas serão testadas e simuladas para que seja possível analisar e estudar seus resultados na tentativa de atingir os objetivos propostos da pesquisa.
Inicialmente, foi proposta uma solução para os pavimentos comerciais, envolvendo brises horizontais e varandas para sombreamento das salas, sem prejuízo da visão do céu e permitindo a entrada constante de ventilação, favorecida pelas aberturas existentes na fachada oposta. Para analisar o dimensionamento ideal que faça com que esses elementos protejam os ambientes internos de radiação solar, foi realizada uma simulação utilizando diagramas de máscara de sombra9.
No que se refere ao entorno edificado, o edifício se localiza em uma área onde as edificações vizinhas possuem apenas um ou dois pavimentos, portanto estas não exercem influência relevante sobre o edifício vertical. Assim, as aberturas previstas são sombreadas por elementos criados com esta finalidade desde os primeiros esboços de projeto, e não por interferência de prédios vizinhos.
As aberturas são diferentes entre cada uso específico. As unidades residenciais possuem aberturas maiores, permitindo a entrada maior de luz e ventilação, mas não de calor, devido ao uso dos brises horizontais e painéis de correr. Já as salas comerciais são dotadas de varandas “verdes” (jardins habitáveis), que contribuem de forma significativa com o sombreamento dos ambientes, além dos brises horizontais que auxiliam as varandas na tarefa de sombrear.
A seguir, no software Sun Tool, máscaras de sombra foram aplicadas em abertura simulada das salas comerciais, nos equinócios de outono e primavera, e solstícios de inverno e verão de 2015, demostrando que as salas encontram-se totalmente sombreadas a partir das 10h, em qualquer época do ano (Figura 62). O
9 Um diagrama de máscara de sombra consiste na representação gráfica, nos diagramas
solares, dos obstáculos que impedem a incidência solar em determinado local e em determinadas horas.
desenho da abertura apresenta a varanda com 1,20m de profundidade e os brises horizontais em dois níveis: na altura de um peitoril (1,10m) e no topo da esquadria (2,20m). Após a simulação, o brise mais baixo foi retirado do projeto, pois interferia na vista da paisagem externa.
Figura 62: Máscaras de sombra para aberturas das salas comerciais
Equinócio de outono – 20/03/2015 10h Solstício de inverno – 21/06/2015 10h Equinócio de primavera – 23/09/2015 10h
Solstício de verão – 22/12/2015
10h
Fonte: Sun Tool, 2015 (Editado pelo autor)
A implantação do edifício no lote ocorre de forma ortogonal aos limites do terreno, com o intuito de racionalizar a construção e gerar modulações internas que possibilitem o melhor aproveitamento do terreno para acessos e estacionamento. Para tanto, a orientação do edifício possibilita ventilação intensa na fachada mais alongada (Leste/Sudeste), mas permite a incidência solar em duas faces da edificação. Foram duas as estratégias de proteção solar criadas para essa situação: fachadas menores sem aberturas e fachadas mais alongadas dotadas de terraços e brises horizontais, para permitir ventilação e sombreamento ao mesmo tempo. As áreas técnicas para unidades condensadoras e as circulações nos pavimentos servem também como atenuantes contra a radiação solar.
Quanto às soluções das fachadas, o edifício encontra nos elementos de proteção solar (brises, marquises e terraços), peças fundamentais para sua composição formal. Atuando como estratégias bioclimáticas, esses elementos permitem que o edifício possua a transparência e a permeabilidade dos ventos necessária para torná-lo eficiente energeticamente e confortável ambientalmente.
A iluminação natural contribui de forma significativa na redução de gastos com energia na edificação, além de promover maior conforto e qualidade ambiental nos espaços internos. Para avaliar a iluminação natural no projeto proposto, foram feitos estudos por simulação computacional em dois dos ambientes principais do edifício: a sala comercial e a sala de estar e jantar da unidade residencial com 105m² de área
privativa. Para realização dos estudos foi utilizado o software de simulação Daysim, em conjunto com outros softwares, como o AutoCAD, Sketchup e Surfer.
O Daysim considera dois critérios para avaliação da iluminação natural: a Iluminância natural útil (UDI) e a Autonomia de luz natural (DA). Enquanto o UDI se baseia na iluminância do plano de trabalho e determina quando os níveis de luz natural são adequados para os ocupantes, o DA apresenta o percentual de horas ocupadas pela iluminação natural ao ano para um ponto da edificação (CARVALHO et al, 2010). Esses critérios são geralmente utilizados para testar soluções finais, porém, no projeto do edifício multifuncional vertical, foram utilizados de forma integrada à concepção da proposta projetual. Segundo Petersen e Svencesen (2010), o detalhamento do projeto deve ser feito se for atingido o desempenho desejável, caso contrário deve-se voltar para a etapa anterior e executar as alterações necessárias.
A iluminação natural foi analisada como parte do processo de projetação com a finalidade de testar os elementos de sombreamento utilizados no projeto. Foram escolhidos a sala do projeto residencial e o escritório do projeto comercial, por apresentarem um maior período de exposição solar.
O processo de projetação foi dividido em duas fases, na primeira foram projetados sistemas parcialmente sombreados, na segunda sistemas totalmente sombreados. As análises foram executadas com o auxílio dos softwares Solar tool (AUTODESK, 2013), para cálculo da máscara de sombra e Daysim (REINHART, 2010), para avaliação da iluminação natural. A máscara de sombra permitiu visualizar os períodos do ano em que houve sombreamento e se esse sombreamento era parcial (em torno de 80%), ou total (100%).
As análises de iluminação natural foram executadas para o ano de 2009, por meio do perfil anual de iluminância, com dados tratados em planilhas eletrônicas para o cálculo do DA e UDI, que foram convertidos em isolinhas, por meio do Software Surfer (GOLDEN), de acordo com o método de Carvalho (2014).
O DA analisou a obtenção do nível mínimo de iluminância atingido nos ambientes da sala residencial (500lux) e sala comercial (500lux). O UDI avaliou o atendimento para um intervalo de 500-3000lux para sala residencial e sala
comercial. Os dados de DA e UDI foram cruzados para uma avaliação mais completa da luz natural.
Na sala comercial, a análise do DA mostra que há um atendimento mínimo de luz natural dentro do ambiente para quase todo o escritório, entretanto o UDI mostra que no local próximo à janela existe uma redução do UDI devido a incidência de luz direta em determinados horários dentro do ambiente, ultrapassando o limite superior do UDI. Foi recomendado o aumento da profundidade do sistema de proteção solar atual (Figura 63).
Figura 63: Simulação da iluminação natural nas salas comerciais
Já na sala residencial, a análise do DA mostra que há um atendimento mínimo de luz natural para a profundidade integral da sala, entretanto há uma redução do UDI em toda a profundidade de sala, devido a incidência de luz direta no ambiente ultrapassando o limite superior do UDI. O sistema de proteção solar deve ser mudado para garantir 100% de sombreamento para todo o ano (Figura 64).
Figura 64: Simulação da iluminação natural nas salas residenciais (mod. 1)
Fonte: Daysim, 2015 (Editado pelo autor)
Foi desenvolvido um segundo modelo para sala residencial, com as marquises alargadas em 30cm e menor espaço entre as divisões. Neste sistema de proteção solar, a análise do DA mostra que há atendimento mínimo de luz natural para toda a profundidade de sala, mas existe uma redução do UDI na região limítrofe à janela, devido a incidência excessiva de luz natural no ambiente, ultrapassando o limite superior do UDI (Figura 65). Esse modelo se mostra mais eficiente ao garantir iluminação natural em todo o espaço interno durante o ano, necessitando ainda ser modificado para garantir também sobreamento integral no mesmo período de tempo.
Figura 65: Simulação da iluminação natural nas salas residenciais (mod. 2)
Fonte: Daysim, 2015 (Editado pelo autor)
Por fim, foi desenvolvido um terceiro modelo, baixando as marquises em 50cm e incluindo dois brises metálicos horizontais entre as marquises (Figura 66). A alteração da geometria de proteção solar mostra que não há atendimento mínimo de luz natural para toda a profundidade de sala, somente 1/3 de profundidade de sala são atendidos com DA e UDI, devido a um aumento do sistema de proteção solar. Devido o desempenho esse modelo foi descartado, sendo adotado o anterior.
Figura 66: Simulação da iluminação natural nas salas residenciais (mod. 3)
A análise da ventilação no interior do edifício foi feita por meio de planilha estimativa do potencial de ventilação, que demonstrou as taxas de renovação do ar em dois dos ambientes mais representativos de cada uso específico: a sala comercial e a sala residencial mais ampla (apartamentos de 80m² e 105m² de áreas privativas).
As salas comerciais e residenciais possuem amplas aberturas de entrada (que podem ser controladas) e extensas aberturas de saída, que permitem a ventilação cruzada, sem que se perca a privacidade dos espaços internos. Essas aberturas de saída estão dispostas ao longo das alvenarias localizadas na face oposta à entrada dos ventos, com peitoril alinhado ao topo das portas de acesso às salas. As portas de acesso às unidades privativas também apresentam aberturas móveis (tabicão) em sua parte inferior.
No que se refere à configuração espacial, ambas as salas possuem a mesma profundidade (7,35m) e a presença de um terraço ajardinado diante da abertura de entrada dos ventos. Porém, a sala comercial apresenta-se mais larga em seu interior (5,80m) e com pé-direito simples, enquanto a sala residencial possui largura de 2,85m e pé-direito duplo.
As taxas de renovação do ar conseguidas em ambas as salas mostraram-se adequadas (Figura 67), atendendo às recomendações para escritórios e residências e apresentando acima de 60 trocas/hora, em sua maior taxa anual.
Figura 67: Simulação da taxa de renovação do ar nos ambientes