Pressupostos exteriores ao edifício

Diversos são os fatores que influenciam a temperatura no interior dos edifícios. Estes incluem, as condições climatéricas (temperatura exterior, velocidade do vento, radiação solar), a estrutura do edifício, as características do sistema construtivo e dos materiais utilizados (espessuras das paredes, dimensão dos vãos envidraçados, condutividade térmica e calor especifico dos materiais), fontes de calor internas, número de renovações de ar e equipamentos auxiliares de aquecimento ou arrefecimento

Em muitas circunstâncias entende-se como utilização passiva da energia solar, o simples isolamento da envolvente ou a preocupação com os fenómenos de fenestração, como contributo para as necessidades energéticas de um edifício, deixando de lado um conjunto de medidas e fatores tão ou mais importantes, tais como a localização e orientação do edifício, o tipo de vegetação envolvente, a forma e a relação com os espaços exteriores, a criação de sistemas de sombreamento, que encarados como um todo e interagindo entre si, otimizam a utilização passiva da energia solar.

Em muitos países estas medidas encontram-se integradas na legislação arquitectónica e urbanística, cujo cumprimento é obrigatório para o licenciamento da construção.

Não existe ainda, em Portugal nenhum tipo de legislação que imponha a incorporação destes factores e medidas na arquitectura de um edifício, continuando assim a construir-se sem ter em conta os princípios de integração climático-solar. Já que não se construíram edifícios tendo em conta estas preocupações, tenta-se agora apostar na incorporação destas medidas na reabilitação de edifícios existentes.

2.5.1.1. Localização

A configuração da topografia de um local tem grande influência nas condições microclimáticas dessa região.

Para se conseguir que uma construção seja termicamente eficiente é necessário integrá-la no meio ambiente que a circunda, recorrendo-se previamente ao reconhecimento e estudo do terreno em que se implanta o edifício.

Em terrenos acidentados é aconselhável a localização de pendentes a sul, uma vez que esta orientação é a mais favorável em termos de quantidade de insolação ao longo do dia. Neste contexto existem outros fatores importantes para além da orientação, tal como a humidade, as sombras existentes e os ventos dominantes, que influenciam a quantidade de calor que um edifício perde, conforme está esquematizado na Figura 1 [30].

Figura 1: Quantidade de calor Q (em percentagem) que um edifício perde, em diversos posicionamentos, sob a influência dos fatores A,B ou C [30]

2.5.1.2. Forma

A forma do edifício é um fator preponderante nas perdas térmicas do mesmo, devendo ser a mais compacta possível, com poucas saliências e reentrâncias, pois quanto mais reduzidas são as perdas de calor, melhor será o seu balanço térmico global.

O coeficiente de forma do edifício (quociente da superfície exterior pelo volume habitável), permite ter uma ideia em relação às perdas térmicas, que são diretamente proporcionais à extensão da superfície exterior.

Cada edifício tem um coeficiente de forma diferente, sendo que para uma forma constante o volume exterior aumenta mais lentamente que o volume habitável, pelo que edifícios grandes têm menos perdas que um edifício pequeno. Como já foi referido na arquitetura do edifício deve-se sempre tentar colocar a maior face deste orientada a sul, em detrimento das restantes orientações, pois estas são menos favoráveis á exposição solar. Outro fator importante a ter em consideração que pode influenciar a forma do edifício, é o tipo de radiação solar a que este vai estar sujeito (radiação direta ou difusa) [30].

A intensidade do vento, a frequência e a direção dominante, tem grande influência no fenómeno de dispersão térmica, devendo ser tidos em conta na forma geral do edifício, de forma a obter-se um resultado aerodinâmico otimizado, Figura 2.

2.5.1.3. Orientação e afastamento

A conceção espacial do interior dos edifícios deve ser sempre realizada tendo em conta a hierarquização térmica dos espaços, de forma a obter as zonas tampão. Isto é, deve-se dar prioridade às zonas mais habitadas para que estas fiquem orientadas a sul, enquanto que arrecadações, escadas, corredores devem ficar situados a norte, devendo ainda esta fachada ter o mínimo de fenestração possível, ou quando possível ser protegida com elementos naturais tais como aterros ou taludes.

Para que no inverno os ganhos solares sejam otimizados de modo a garantirem as condições de conforto adequadas no interior do edifício, é necessário garantir que a fachada sul é abrangida pelo sol na sua totalidade. Neste contexto é indispensável ter em consideração a distância mínima entre edifícios, prevista na legislação, determinada em função da altura mínima do sol no inverno, de acordo com a Figura 3 [30].

Figura 3: Esquema representativo da relação entre a altura solar e a cércea de construção [30]

A cércea de construção b deverá ser definida em função da altura solar de inverno, [b= (n pisos x 3 m)/tang altura solar de 21 de dezembro].

2.5.1.4. Vegetação

A vegetação pode ser um fator muito importante no auxílio da regularização das condições climatéricas e integração dos edifícios no meio geográfico, considerando-se que a integração da vegetação só é viável em conjunto com sistemas de proteção contra o vento, para que seja possível a criação de microclimas amenos e em equilíbrio, como esquematizado na Figura 4.

Figura 4: Comportamento da temperatura nas zonas verdes e zonas densamente edificadas [30]

As características e espécies de vegetação devem ser estudadas de modo a encontrar a que melhor se adequa a cada região, tendo em conta o tipo e densidade da folhagem, o posicionamento no terreno, o ordenamento entre si e o débito de evaporação.

Quando o edificado se encontra exposto a ventos dominantes, a vegetação mais adequada é a de folhagem persistente e muito densa, formando uma barreira protetora.

A vegetação não serve apenas como meio de proteção contra o vento, pode também ser utilizada como reguladora da quantidade de radiação solar nas fachadas. Isto é, são benéficos os ganhos solares durante o inverno através de fachadas envidraçadas ou em sistemas de ganhos indiretos (paredes de trombe), mas no verão se não forem devidamente previstos sistemas de proteção de modo a impedir o sobreaquecimento podem causar desconforto. A vegetação de folha caduca pode ser assim encarada como um bom sistema de proteção, uma vez que no inverno, não tem folhagem, permite os ganhos, e no verão a sua folhagem impede os ganhos indesejáveis, sendo um sistema natural, sem custos nem desvantagens e esteticamente agradável.

Outra forma de vegetação muito eficaz, são as chamadas trepadeiras, uma vez que estas plantas quando têm uma folhagem muito espessa, criam uma camada de ar imóvel entre a ramagem e a parede, melhorando substancialmente a condutância térmica superficial exterior. Uma camada de ar imóvel de 5 cm de espessura criada por esta vegetação na fachada exterior equivale a um valor de U de 2,9 Wh/m2.K,correspondente ao efeito de uma janela de vidro duplo [30].