MARIA-RS
LIMA, K. F. S.¹; SCHERER, M. J. ¹.
Universidade Feral de Santa Maria ¹ Trabalho apoiado pelo programa CAPES
RESUMO
O estudo do comportamento térmico de edificações tem se tornado uma instrumento capaz de observar a relação do usuário com o ambiente projetado. Para melhores condições de conforto, é preciso considerar características do zoneamento bioclimático local e propriedades dos materiais construtivos aplicados. Através da seguinte questão levantada, o presente trabalho traz um estudo sobre o conforto térmico em habitações de interesse social. A pesquisa buscou analisar de maneira qualitativa, por meio de questionários aplicados no verão e inverno, a percepção de moradores de HIS do Minha Casa Minha Vida nos Residenciais Dom Ivo, Leonel Brizola e Zilda Arns na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul. Além do método de entrevistas, a pesquisa trouxe como ferramenta de estudo a simulação computacional de forma a investigar os níveis de conforto térmico das habitações do estudo de caso ao longo do ano. Para a análise de conforto e desconforto das simulações, foi utilizado o modelo adaptativo com aceitabilidade de 80%. A partir da etapa multi-métodos adotada, os objetivos principais da pesquisa foram analisar a influência das estações na resposta dos entrevistados e comparar com a relação de conforto térmico apresentado pelas simulações, tendo como fator variante a orientação solar das unidades.
Palavras-chave: Conforto térmico. Habitação de Interesse Social. Orientação Solar.
ABSTRACT
The study of the thermal performance of buildings has become an instrument capable of observing the user's relationship with the designed environment. For better comfort conditions, it is necessary to consider the characteristics of the local bioclimatic zoning and properties of the implemented building materials. Through the following question raised, the present work brings a study of thermal comfort in social housing. The research sought to analyze qualitatively, by means of questionnaires applied in summer and winter, the perception of residents of HIS of Minha Casa Minha Vida in the Dom Ivo, Leonel Brizola and Zilda Arns Residences in the city of Santa Maria, Rio Grande do Sul. In addition to the interview method, the research brought as a study tool the computer simulation in order to investigate the levels of thermal comfort of the case study dwellings throughout the year. For the comfort and discomfort analysis of the simulations, the adaptive model with acceptability of 80% was used. From the multi-method stage adopted, the main objectives of the research were to analyze the influence of the seasons on the respondents' response and compare it with the thermal comfort ratio presented by the simulations, having as a variant factor the solar orientation of the units.
Keywords: Thermal comfort. Social Housing. Solar Orientation.
1 INTRODUÇÃO
O conforto térmico em edificações é um dos aspectos arquitetônicos que afeta diretamente o bem-estar do usuário de diversas formas, podendo transmitir desde sensações de comodidade no ambiente a promover soluções capazes de reduzir o consumo de energia na habitação. Por meio do estudo do comportamento térmico de edificações, tendo em vista à orientação solar em diferentes períodos do ano, é possível proporcionar adaptações que potencializam as condicionantes de conforto térmico, fazendo com que equipamentos de resfriamento ou aquecimento artificial sejam menos utilizados.
Frente aos aspectos normativos que recomendam estratégias específicas para os diferentes climas do Brasil, a NBR 15.220 parte 3 apresenta diretrizes projetuais relacionadas ao conforto térmico de habitações e estabelece o zoneamento bioclimático do país, trazendo, por exemplo, estratégias de condicionamento térmico por inércia térmica para atenuar sensações de desconforto por frio e calor (ABNT, 2005).
Logo, por meio de pesquisas relacionadas à incidência de irradiação solar em fachadas de unidades de habitação unifamiliar de interesse social em Santa Maria, no Rio Grande do Sul o presente trabalho busca compreender a influência da orientação solar nos ganhos térmicos pelas envoltórias da edificação, analisando sua interferência no nível de conforto térmico do objeto de estudo.
Dentre diversas problemáticas que justificam a pesquisa no contexto de adaptações bioclimáticas, uma delas é o consumo energético. A ausência de estratégias de conforto muitas vezes faz com que os usuários utilizem equipamentos elétricos em busca de atenuar sensações mais agravantes de calor ou frio.
A partir do aumento expressivo de parte da população residindo na área urbana, houve uma maior demanda de recursos energéticos. Através dos dados do Balanço Energético Nacional, estima-se que no Brasil o setor residencial seja responsável por 31,2% do consumo de energia elétrica no país (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2021).
Tendo em vista que parte do consumo energético residencial no país está ligado ao funcionamento de equipamentos de resfriamento, aquecimento e à iluminação artificial dessas edificações, percebe-se a relevância do aproveitamento dos aspectos bioclimáticos para a redução do uso de aparelhos elétricos. Compreende-se, desta forma, a importância da adaptabilidade ao clima através de estratégias de conforto para a redução do consumo energético, poupando o gasto de recursos naturais para a sua produção e propondo soluções menos onerosas para os usuários, sobretudo, de habitações populares.
2 OBJETIVOS
No objetivo geral da pesquisa, pretende-se estudar a influência da orientação solar no nível de conforto térmico de habitações de interesse social na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul.
Sobre os objetivos específicos do trabalho, foram organizadas quatro vertentes principais:
Realizar o levantamento de HIS em Santa Maria para identificação de aspectos de incidência solar que interferem no conforto térmico das edificações;
Determinar o nível de conforto térmico de modelos de HIS térreas ao longo do ano através de simulações computacionais, considerando aspectos técnico-construtivos e diferentes orientações solares;
Obter a percepção de conforto térmico dos usuários das habitações de interesse social de variadas orientações solares por meio de entrevistas;
Comparar os resultados obtidos com as simulações e com a aplicação dos questionários, discutindo possíveis estratégias bioclimáticas a serem implantadas para melhor adequação de conforto térmico.
3 MÉTODOS
Para a realização do presente trabalho, foram definidos dois métodos distintos, que são comumente usados em pesquisas científicas do mesma linha de estudos, para a obtenção de dados relacionados ao conforto térmico do usuário.
A primeira estratégia utilizada foi a etapa de entrevistas, nos quais foram aplicados questionários com os moradores das habitações de interesse social com diferentes disposições de orientação solar, buscando obter dados durante os períodos de verão e inverno. A segunda estratégia foi a simulação computacional, com intuito de comparar a relação das respostas das entrevistas e os dados técnicos da modelagem reproduzidos pelo software EnergyPlus.
3.1 ENTREVISTAS
As perguntas abordaram a relação de conforto dos usuários nos cômodos de permanência prolongada da habitação. Para a certificação de um modelo de formulário eficiente, foram realizados questionários testes, aplicados em escala menor, buscando a verificação da efetividade do formato de perguntas e respostas.
Para a definição do grau de conforto percebido pelos usuários, foi utilizado a escala de Fanger, que possui 7 estágios de sensação térmica: muito frio, frio, ligeiramente frio, neutro, ligeiramente quente, quente e muito quente. O método aplicado por Ole Fanger, no ano de 1972, buscava associar o calor perdido pela pele, tendo como condicionantes as taxas metabólicas do indivíduo e o meio no qual o mesmo está inserido.
O corpo do formulário é constituído por 10 perguntas objetivas, trazendo como elemento principal as sensações térmicas nas estações de maior variação: verão e inverno. Na tipologia construtiva das HIS estudadas, as questões abordavam o nível de conforto térmico da sala e da cozinha (ambientes integrados), dormitório da frente e dormitório dos fundos durante o verão e inverno. Para validação da pesquisa, o questionário foi devidamente submetido ao Comitê de Ética da Universidade Federal de Santa Maria, tendo sua aplicação definitiva após a aprovação do mesmo.
3.2 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Na execução da segunda estratégia, foi empregado o processo de simulação computacional das edificações. Através das recomendações trazidas pelo Regulamento Técnico de Qualidade para Nível de Eficiência Energética em Edificações Residenciais (RTQ-R), foi feita a modelagem das habitações para que pudessem ser obtidos dados relacionados aos níveis de conforto e desconforto da edificação, tendo como dados de saída as temperaturas operativas que foram analisadas através do modelo adaptativo com aceitabilidade de 80% (ASHRAE 55, 2013).
Para isso, o modelo simulado continha especificações dos materiais utilizados nas envoltórias das edificações, tendo como referência as caracterizações da NBR 15.220 parte 2 (2004). Em relação às características de uso e ocupação, sistema de iluminação, operação de janelas e lâmpadas e ganhos internos, foram seguidas as orientações do RTQ-R.
Por meio da etapa de simulações, possibilitou-se a análise dos níveis de conforto térmico das UH’s ao longo do ano com variadas orientações de fachada. Logo, através da etapa das entrevistas, o presente trabalho teve como objetivo comparar os índices de conforto obtidos pelos dois métodos.
As simulações que decorreram ao longo das 8.760 horas/ano e possuíam dados referentes à cidade de Santa Maria no Rio Grande do Sul, estão inseridas no contexto da zona bioclimática 2. A modelagem levou em consideração as três tipologias dos residenciais estudados, levando em conta as diferentes orientações solares e comparando os resultados de cada uma das implantações.
Figura 1 – Habitação existente no residencial Dom Ivo e habitação da simulação computacional.
Fonte: Autora, 2021.
4 RESULTADOS ESPERADOS
Dentre os resultados esperados das etapas de multimétodos, busca-se realizar a comparação de conforto e desconforto térmico entre o modelo existente e modelo simulado. A partir da saída de dados, será possível visualizar interferências da estação vigente nos resultados dos questionários, tendo em vista que as mesmas entrevistas foram realizadas tanto no verão quanto no inverno.
Por meio da simulação computacional, assim como na pesquisa de percepção do usuário, estima-se definir quais orientações solares apreestima-sentam os piores e melhores resultados de conforto térmico em relação ao frio e calor. Espera-se também que seja possível definir sugestões de modificações construtivas de baixo custo que possam atenuar os percentuais de desconforto apresentados pelo parâmetro do modelo adaptativo com aceitabilidade de 80%.
5 CONCLUSÃO
Diante dos conteúdos e métodos propostos pela pesquisa, o seguinte trabalho tem como intuito estudar os níveis de conforto considerando a perspectiva do usuário e o método de simulação proposto pelas normativas acerca do tema.
Através de diferentes ferramentas de estudo, é possível analisar quais aspectos do pós-ocupação e da composição construtiva afetam significativamente no conforto térmico de habitações de interesse social. Frente às diversas problemáticas levantadas pela pesquisa, a finalidade social do trabalho está, sobretudo, em dar visibilidade à qualidade de edificações voltadas para a população de baixa renda, relacionando estratégias que aperfeiçoem o conforto térmico do estudo de caso.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASHRAE55. Thermal environmental conditions for human occupancy. American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers Inc. Atlanta, GA, USA, 2013.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 15.220-1: desempenho térmico de edificações: Parte 1: definições, símbolos e unidades. Rio de Janeiro, 2005.
_______. NBR 15.220-2: Desempenho térmico de edificações: Parte 2: métodos de cálculo de transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Rio de Janeiro, 2005.
_______. NBR 15.220-3: Desempenho térmico de edificações: Parte 3: zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Rio de Janeiro, 2005.
FANGER, P. O. Thermal comfort analysis and application in environment engineering. New York: McGraw-Hill. 1970.
Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia. RTQ-R: Regulamento Técnico de Qualidade para o Nível de Eficiência Energética em Edificações Residenciais. Brasília, DF, 2012.
MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA. Balanço Energético Nacional, EPE, 2021. Disponível em:
https://ben.epe.gov.br/downloads/Relatorio_Final_BEN_2017.pdf Acesso em 9 de agosto de 2021.