NBR 15.575: edificações habitacionais – Desempenho

A NBR 15.575: Edificações habitacionais – Desempenho (ABNT, 2013a) estabelece requisitos mínimos de desempenho para cada um dos cinco sistemas em que ela está dividida. Para esta pesquisa, utilizou-se a Parte 1 da norma, que trata dos requisitos gerais das edificações, e a Parte 5, a qual apresenta os requisitos para os sistemas de coberturas.

Segundo Chvatal (2014), esta não é considerada uma norma prescritiva, pois não indica como as edificações devem ser construídas, mas quais os parâmetros ela deve atender para que obtenha o desempenho desejado, independentemente do método construtivo. A NBR avalia o comportamento térmico dos sistemas separadamente e define critérios de conforto térmico, de acordo com as zonas bioclimáticas definida na NBR 15.220-3 (ABNT, 2005c).

Quanto às avaliações de desempenho térmico das edificações, a norma sugere que podem ser feitas de duas formas:

a) Via método normativo simplificado – formado por requisitos a serem cumpridos para os sistemas de vedação e coberturas (transmitância térmica nos dois casos e capacidade térmica para as paredes);

1 _{A NBR 15.220-3 considera a cobertura como sendo o conjunto do telhado/ático/forro e a}

transmitância térmica com fluxo descendente. O termo “ático” refere-se à câmara de ar existente entre o telhado e o forro.

b) Via método de simulação computacional – considera a habitação como um todo e classifica o nível de desempenho térmico a partir de dias típicos de verão e de inverno, com parâmetros específicos para cada estação e cada zona bioclimática brasileira, de acordo com a unidade habitacional ou compartimento mais desfavorável termicamente.

De acordo com Brito et al. (2012), a norma deveria disponibilizar ao menos dois fatores importantes na determinação de dias típicos: a amplitude diária da temperatura do ar e a radiação solar total global diária. Sorgato et al. (2012) analisaram o método de simulação sugerido pela norma e identificaram que ele considera o dia com temperaturas extremas e não com as encontradas em condições normais de temperatura. Eles sugerem que seja acrescentada, após o terceiro parágrafo do item 11.2 da NBR 15.575-1, a seguinte frase:

Arquivos climáticos gerados por instituições de reconhecida capacitação técnica (universidades ou institutos de pesquisa) poderão ser utilizados, desde que a fonte seja devidamente referenciada e os dados sejam de domínio público. Se o clima no local de implantação da edificação não for semelhante ao de nenhuma outra cidade que tenha dados disponíveis, o método da simulação computacional não deve ser utilizado para avaliação de desempenho térmico (SORGATO et al., 2012, p. 14).

Quanto à comparação entre as duas formas de avaliação citadas anteriormente, a norma tem sido bastante discutida pelos profissionais da área. Brito et al. (2012) analisaram os limites apresentados no procedimento simplificado da NBR 15.575 para a ZB 8 e observaram discrepâncias entre esse procedimento e o método de simulação, além de concluírem que os valores de transmitância térmica para as coberturas no método simplificado deveriam ser mais rigorosos. Marques e Chvatal (2013) também encontraram divergências entre os dois métodos ao avaliarem uma habitação de interesse social na cidade de São Carlos/SP. Chvatal (2014) comparou o modelo simplificado com o método de simulação computacional para uma habitação de interesse social em três zonas bioclimáticas brasileiras. A autora concluiu que os resultados do procedimento simplificado não representaram de forma correta os impactos que a transmitância térmica e a absortância solar das envolventes da edificação trouxeram para a classificação de seu desempenho térmico, podendo ocasionar uma classificação equivocada. Na ZB 1, Chvatal (2014) notou que, além da transmitância térmica, citada pela norma, a absortância solar também influenciou no nível de desempenho térmico obtido pela residência, e que

paredes ou coberturas com baixas absortâncias solares permitem o uso de valores de transmitância muito maiores que os limites prescritos pela norma.

Lamberts et al. (2010) afirmam que o desempenho de um edifício está relacionado com as características dos seus elementos construtivos e as interações entre eles. Dessa forma, suas cargas térmicas podem vir tanto do exterior, determinadas pelas condições climáticas, pela implantação da edificação, pelo formato arquitetônico e pelos seus fechamentos, como do interior dos ambientes, devido ao metabolismo humano e ao uso de equipamentos em geral. Contudo, a NBR 15.575 recomenda que o método de avaliação por meio de simulações computacionais considere os ambientes desprovidos de fontes internas de calor.

Silveira (2014) defende que a inclusão de cargas térmicas internas pode gerar um acréscimo de aproximadamente 2ºC na temperatura máxima dos ambientes. Logo, tanto a aprovação como o nível de classificação do desempenho térmico podem ser equivocados devido à variação que essas cargas internas causam nas temperaturas dos ambientes críticos da edificação.

Por isso, neste trabalho, optou-se por fazer um estudo mais detalhado sobre o comportamento térmico das edificações e a influência que a cobertura tem no último pavimento de um edifício, alterando as simulações computacionais usadas para a avaliação de desempenho térmico, a fim de que elas se aproximassem mais da realidade.

2.3.2.1 Método normativo simplificado

A Parte 1 da NBR 15.575 descreve o método simplificado de avaliação do desempenho térmico e estabelece que sejam atendidos os requisitos e critérios para os sistemas de vedação e coberturas, conforme descrito nas Partes 4 e 5 (NBR 15.575-4 e NBR 15.575-5).

Com relação à envoltória da edificação, os critérios de avaliação para as vedações verticais internas e externas são a transmitância e a capacidade térmica, de acordo com valores máximos especificados para cada zona bioclimática brasileira. No caso do sistema de cobertura, o único critério é o valor da transmitância térmica.

A norma de desempenho ainda recomenda que, se, a partir dos critérios e métodos estabelecidos, a avaliação pelo método simplificado resultar em

desempenho térmico insatisfatório, o projetista deve avaliá-lo novamente pelo método de simulação computacional. A NBR 15.575-4 (Sistemas de vedações verticais internas e externas) apresenta como critério para avaliação do desempenho térmico valores de transmitância e capacidade térmica que proporcionem pelo menos desempenho mínimo para cada zona bioclimática brasileira. Para a ZB 2, o valor máximo admissível para a transmitância térmica (U) e o mínimo para a capacidade térmica (CT) das paredes externas estão demonstrados na Tabela 2.

Tabela 2 – Valores limites de transmitância térmica e de capacidade térmica para as paredes externas da ZB 2.

Limites para as paredes externas

Transmitância térmica (U) U ≤ 2,5 W/(m².K)

Capacidade térmica (CT) CT ≥ 130 kJ/(m².K)

Fonte: adaptação da NBR 15.575-4 (ABNT, 2013b).

No caso estudado da ZB 2, a NBR 15.575-5 (Sistemas de coberturas) utiliza como requisito para a cobertura a transmitância térmica (U). Considerando um fluxo térmico descendente, os valores máximos admissíveis para a transmitância térmica estão expostos na Tabela 3.

Tabela 3 – Critérios e níveis de desempenho de coberturas quanto à transmitância térmica para a ZB 2.

Nível Transmitância térmica

W/(m².K)

Nível mínimo U ≤ 2,3

Nível intermediário U ≤ 1,5

Nível superior U ≤ 1,0

Fonte: adaptação da NBR 15.575-5 (ABNT, 2013c).

A NBR 15.575 não estabelece critérios quanto à capacidade térmica do sistema de cobertura, nem valores para a absortância à radiação solar da superfície externa da cobertura para a ZB 2.

Brito et al. (2012) defendem que o método simplificado não considera o projeto arquitetônico, mas somente as propriedades térmicas representativas do sistema construtivo, por isso, tem se mostrado limitado. Por esse motivo, a presente

pesquisa pretende realizar as verificações de desempenho térmico da edificação base pelos dois métodos recomendados pela NBR 15.575.

2.3.2.2 Método de simulação computacional

A NBR 15.575 recomenda que a simulação computacional seja feita com o uso do programa EnergyPlus ou outro programa validado pela ASHRAE Standard 140 (ASHRAE, 2011), o qual determine o comportamento térmico sob condições dinâmicas de exposição ao clima e reproduza os efeitos de inércia térmica.

O requisito de aceitabilidade geral é que a edificação apresente igual ou melhor condição térmica no seu interior do que no ambiente externo. Para isso, avalia-se a temperatura interna da unidade habitacional ou do ambiente mais crítico do ponto de vista térmico e compara-se com a temperatura externa. No caso de edifícios multipiso, a norma estabelece que a unidade habitacional esteja localizada no último andar e posição solar desfavorável de acordo com cada estação.

A norma institui que todos os recintos da unidade habitacional sejam simulados, considerando as trocas térmicas entre os seus ambientes e avaliando-se os resultados dos ambientes de permanência prolongada. A edificação deve ser orientada conforme a sua implantação e a escolha da unidade habitacional mais crítica do ponto de vista térmico deve atender as recomendações a seguir:

a) Verão – janela da sala de estar ou do dormitório voltada para o oeste e a outra parede exposta voltada para o norte. Caso não seja possível, o ambiente de permanência prolongada deve ter pelo menos uma janela voltada para o oeste;

b) Inverno – janela da sala de estar ou do dormitório voltada para o sul e a outra parede exposta voltada para o leste. Caso não seja possível, o ambiente de permanência prolongada deve ter pelo menos uma janela voltada para o sul;

c) Considerar a edificação livre de qualquer obstáculo que impeça a incidência direta do sol, porém, inserir os elementos construtivos do projeto que possam sombreá-la.

A norma ainda traz algumas recomendações para a configuração das simulações computacionais, tais como:

• Considerar para a geometria do modelo de simulação a habitação como um todo, sendo cada ambiente uma zona térmica;

• Apresentar, nos ambientes de uma mesma unidade habitacional, as mesmas condições térmicas entre si, independentemente de recintos adjacentes;

• Utilizar dados das propriedades térmicas dos materiais e/ou componentes construtivos especificados no projeto;

• Desconsiderar fontes internas de calor (ocupantes, lâmpadas, outros equipamentos em geral);

• Adotar uma taxa de ventilação de ar de 1 Ren/h nos ambientes internos. A NBR 15.575-4 cita que essa taxa de ventilação é considerada como “renovação por frestas”;

• Adotar uma taxa de ventilação de ar de 1 Ren/h na cobertura;

• Haver correspondência entre a absortância à radiação solar da cobertura e o material declarado para o telhado ou a outro elemento utilizado que constitua a superfície exposta desta;

• Haver correspondência entre a absortância à radiação solar das paredes e as cores definidas no projeto. Caso ainda não tenham sido escolhidas, deve-se simular para três alternativas: α = 0,3 para cores claras, α = 0,5 para cores médias e α = 0,7 para cores escuras.

Após serem feitas todas as configurações descritas e analisados os dados de saída para os dias típicos de verão e inverno, o nível de desempenho térmico segue os parâmetros expostos pela NBR para cada uma das zonas bioclimática brasileiras. No caso de não atendimento ao desempenho mínimo de verão pelo método da simulação computacional, a norma orienta simulá-lo novamente seguindo três condições, até que uma delas atenda, pelo menos, ao critério mínimo. São elas:

• Substituir a taxa de ventilação interna dos ambientes de 1 para 5 Ren/h;

• Inserir proteção solar externa ou interna da esquadria externa com sombreamento de 50% da radiação solar direta e taxa de ventilação dos ambientes de 1,0 Ren/h;

• Inserir proteção solar externa ou interna da esquadria externa com sombreamento de 50% da radiação solar direta e taxa de ventilação dos ambientes de 5 Ren/h.

Como esta pesquisa foi realizada para a ZB 2, a Tabela 4 apresenta o critério de avaliação de desempenho térmico para condições de verão e de inverno nesta zona, de acordo com o método de simulação computacional.

Tabela 4 – Critérios de avaliação de desempenho térmico para a Zona Bioclimática Brasileira 2 nos períodos de verão e inverno.

Período Nível de desempenho

térmico Critério para a ZB 2

Verão

Mínimo Ti,max ≤ Te,max

Intermediário Ti,max ≤ (Te,max – 2 °C)

Superior Ti,max ≤ (Te,max – 4 °C)

Inverno

Mínimo Ti,min ≥ (Te,min + 3°C)

Intermediário Ti,min ≥ (Te,min + 5°C)

Superior Ti,min ≥ (Te,min + 7°C)

Legenda: Ti,max é o valor máximo diário da temperatura do ar no interior da edificação (°C); Te,max é o valor máximo diário da temperatura do ar exterior à edificação (°C). Ti,min é o valor mínimo diário da temperatura do ar no interior da edificação (°C); Te,min é o valor mínimo diário da temperatura do ar exterior à edificação (°C). Zonas climáticas de acordo com a NBR 15.220-3.

Fonte: Adaptado de NBR 15.575 (ABNT, 2013).

2.4 ANÁLISE DE COMPORTAMENTO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES POR MEIO DE