UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE
Lótos Dias Medeiros
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto Habitacional: O estudo de
caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP
Análise crítica de sistema construtivo para habitações com o emprego de formas metálicas tipo túnel a partir de processo de aprovação técnica.
Lótos Dias Medeiros 2014
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto
Habitacional: O estudo de caso Zezinho
Lótos Dias Medeiros
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto Habitacional: O estudo de
caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP
Dissertação apresentada a Universidade Presbiteriana Mackenzie, para obtenção do título de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
Área de concentração: Projeto de Arquitetura e Urbanismo.
Orientadora: Drª. Célia Regina Moretti Meirelles
Lótos Dias Medeiros
Análise da Eficiência Térmica em Conjunto Habitacional: O estudo
de caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP
Aprovado em
Dissertação apresentada à Universidade Presbiteriana Mackenzie como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
BANCA EXAMINADORA
_______________________________________________________ Profª. Drª. Célia Regina Moretti Meirelles – Orientadora
Universidade Presbiteriana Mackenzie
____________________________________________________ Prof. Dr. Dominique Fretin
Universidade Presbiteriana Mackenzie
____________________________________________________ Prof. Dr. Leonardo Marques Monteiro
Agradecimentos
A Deus, fonte de toda sabedoria, pela força e pela coragem que nos concedeu, permanecendo ao nosso lado em todo o percurso desta caminhada.
À Drª. Célia Regina Moretti Meirelles, minha eterna gratidão, por ter sido orientadora persistente e amiga, que, com diretrizes seguras, muita paciência, constante acompanhamento e incentivo, me aceitou com todas as minhas restrições e que, com sua competência, me fez concluir esta empreitada.
Ao Dr. Dominique Fretin, pelo muito que me ensinou durante minha carreira docente e pelas sugestões apresentadas no momento do exame de qualificação. Ao Dr. Leonardo Marques Monteiro, pelos comentários e sugestões apontadas no decorrer do exame de qualificação.
Aos amigos e colegas de trabalho do Centro Universitário Belas Artes de São Paulo, que sempre colaboraram e me incentivaram em vários momentos de minha vida tão atribulada, fazendo-me repensar e prosseguir.
Aos professores e funcionários da Pós-Graduação Mackenzie, pelo incentivo à realização deste trabalho.
M488a Medeiros, Lótos Dias
Análise da eficiência térmica em conjunto habitacional: O estudo de caso Zezinho Magalhães Prado - CECAP. / Lótos Dias Medeiros – 2014.
138 f. : il. ; 30cm.
Mestrado (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2014. Bibliografia: f. 130-135.
1. Habitação Social. 2. Eficiência Térmica. 3.
Desempenho. 4. Avaliação de desempenho. 5. Normas. 6.
Resumo
A presente pesquisa aborda a produção da habitação social, com viés no processo da qualidade de desempenho térmico. Um projeto arquitetônico que desde o princípio integra, técnicas Bioclimáticas com eficiência energética e desempenho do edifício, determina um menor custo ao longo da vida útil do edifício e a qualidade do ambiente interno.
O conjunto habitacional está localizado no município de Guarulhos do estado de São Paulo, que possui um clima subtropical úmido, com temperatura média anual de 17ºC a 21ºC1.
O intuito dessa análise é demostrar os conceitos que foram aplicados pelos arquitetos autores do projeto, sobretudo da preocupação e o desempenho na qualidade ambiental no empreendimento.
Tomou-se como critérios para a avaliação do desempenho térmico, as determinações das seguintes normas e certificações ABNT, NBR 15575:2013 “Edificações Habitacionais – Desempenho”, NBR 15220:2005 “Desempenho térmico de edificações” e a Certificação brasileira Selo Casa Azul CAIXA “Boas práticas para habitação mais sustentável”.
Os resultados obtidos demostram a importância do controle sobre a técnica e a qualidade da arquitetura aplicada e avaliação nos processos de certificação dos empreendimentos de interesse social, sendo de suma importância para a colaboração e desenvolvimento do desempenho ambiental aplicado à edificação.
A pesquisa demostrará a importância das normas e certificações na qualidade e no desempenho do edifício.
Palavras-chave: Habitação Social; Eficiência térmica; Desempenho; Avaliação de desempenho; Normas; Certificação.
Abstract
This research deals with social housing production, with an approach concerning its thermal performance. An architectural design that integrates from the beginning, Bioclimatic techniques with energy efficiency and building performance, determines a lower cost over the useful life of the building and the quality of the internal environment. Housing Project, located in Guarulhos, São Paulo, Brazil, where the climat is subtropical and humid with annual temperatures ranging from 17ºC a 21ºC2 .
The aim of this analysis is to demonstrate the concepts applied by the architects who designed the buildings, moreover their concern with the performance of the enterprise environmental performance.
The evaluation criteria is based mainly in the following standards and certifications ABNT NBR 15575: 2013 "Building Housing - Performance," NBR 15220: 2005 "Thermal performance of buildings" and the Brazilian Certification Selo Casa Azul CAIXA" Good practices for more sustainable housing."
The obtained results demonstrate the control over the technique and the applied architectural quality as well as the evaluation of the social housing project’s venture, being of great importance for the collaboration and the development of the environmental performance, applied to buildings. The research will demonstrate the importance of standards and certifications on quality and building performance.
Key-Words: Social Housing, Thermal efficiency: Performance evaluation;
Lista de abreviaturas, siglas e símbolos
(µ) Coeficiente de amortecimento
(AQS) Sistemas de água quente
(c) Calor específico
(d) Densidade absoluta
(e) Espessura
(HVAC) Sistemas de ventilação, ar-condicionado
(ITS) Índice de “Stress” Térmico
(λ) Condutividade térmica (φ) Atraso ou retardo térmico
�� Amplitude da temperatura superficial interna
�� Amplitude da temperatura do ambiente externo
�
⁄ Joule por quilograma e por kelvin
� �⁄ . Calor específico em joules por quilograma Kelvins
� Densidade
°C Grau Celsius
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
APO Avaliação Pós-Ocupação
CO2 Dióxido de Carbono
CONSTRUMAT Feira da construção
CT Capacidade térmica
FAUUSP Faculdade Arquitetura e Urbanismo da Universidade São Paulo
FGTS Fundo de Garantia por Tempo de Serviço
H Horizontal
IPT Instituto de Precisões e Tecnologia
Km² Quilômetro quadrado
LABEEE Laboratório de Eficiências Energéticas em Edificações
M Metro
M/S Metro por segundo
NW Noroeste
SINDUSCON Sindicato da Indústria da Construção Civil
SW Sudoeste
TRNSYS Transient System Simulation Tool
UFSC Universidade Federal de Santa Catarina
W Oeste
ZEIS Zona Especial de Interesse Social ∕ �� Joule por metro cúbico e por Kelvin
Sumário
1. INTRODUÇÃO ... 22
1.1 – JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO TEMA ... 24
1.2 –Objeto...25
1.3 –Objetivo Geral ... 25
1.4 –Objetivos Específicos ... 25
1.5 –Método ... 26
2. O ESTADO DA ARTE ... 27
2.1 - A ESSÊNCIA DO CONFORTO ... 27
2.2 - O Ambiente Humano ... 28
2.3 - O Ambiente Psíquico ... 29
2.4 - O Ambiente Externo ... 30
2.5 - O Conforto Ambiental ... 30
2.5.1 - Conforto térmico na edificação...36
3. ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS ... 37
3.1 - PROCEDIMENTOS PARA UMA ARQUITETURA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ... 40
3.2 –A orientação solar para as unidades habitacionais ... 41
3.3 –O processo da ventilação na edificação ... 42
3.4.1 – Inércia térmica ... 46
3.4.2 – Atraso térmico ... 47
3.4.3 – Capacidade de amortecimento ... 48
3.4.4 – Calor específico e a capacidade calorífica volumétrica ... 48
3.4.5 – O uso da inércia térmica em edificações ... 50
4. CONJUNTO HABITACIONAL SUSTENTÁVEL: CASO “TOSSA DEL MAR” ... 51
4.1 – CICLO DE VIDA TOSSA DEL MAR ... 54
4.2 –Análise das composições das vedações em Tossa Del Mar .. 55
4.3 –Energia e eficiência térmica Tossa Del Mar ... 59
5. AS CONSIDERAÇÕES DAS NORMAS – 15575:2013 E A 15220:2005 SOBRE CONFORTO AMBIENTAL...61
7. PROGRAMAS PARA ANÁLISE E SIMULAÇÃO ... 73
8. OS ESTUDO DE CASO ... 75
8.1 – CONJUNTO HABITACIONAL ZEZINHO MAGALHÃES PRADO – CECAP (CONDOMÍNIO ESPÍRITO SANTO) ... 75
8.2 –A área do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado .. 78
8.3 –Dados do projeto ... 80
8.4 –O clima da região metropolitana de São Paulo ... 82
8.5 –O clima do município de Guarulhos ... 83
8.6 –Localização e descrição da área em estudo ... 84
8.7 –Análise de conforto térmico nas unidades habitacionais ... 86
8.8 –Análise de insolação e sombreamento da unidade habitacional ... 88
8.9 –Resfriamento passivo, pelo princípio da ventilação cruzada na unidade habitacional ... 96
8.10 –Parâmetros para medições de desempenho térmico por atribuições da norma de desempenho NBR 15575:2013 e da certificação Selo Casa Azul CAIXA, na unidade habitacional (intermediária) do bloco Espírito Santo – Zezinho Magalhães Prado ... 100
8.10.1 – Medições in loco ... 100
8.10.2 – Cálculo de desempenho térmico da unidade habitacional – (Temp. Efetiva Corrigida) ... 104
8.10.3 – Transmitância térmica, atraso térmico na unidade habitacional ... 114
8.10.4 – Simulação da eficiência térmica utilizando o software Designer Builder ... 122
9. CONSIDERAÇÕES ... 127
12. REFÊNCIAS ... 130
0 LISTAS DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Carta bioclimática proposta por Givoni. Fonte: disponível em: <www.reitoria.uri.br/~vivencias/Numero_005/artigos/artigos_vivencias_05/artigo _006.htm> - Acesso em: 3 de fev., 2013...66 Gráfico 2 - Carta bioclimática proposta por Givoni. Fonte: disponível em:
<www.reitoria.uri.br/~vivencias/Numero_005/artigos/artigos_vivencias_05/artigo _006.htm> - Acesso em: 3 de fev., 2013...67 Gráfico 3 - Gráfico de temperaturas do mês de janeiro de 2013. Fonte:
<www.accuweather.com/pt/br/guarulhos/36369/month/36369?monyr=1/01/2013 > – Acesso em: 20 maio 2014. - Nota: modificado pelo Autor...102 Gráfico 4 - Gráfico de temperaturas do mês de junho de 2013 - Fonte:
<www.accuweather.com/pt/br/guarulhos/36369/month/36369?monyr=1/01/2013 > - Acesso em: 20 maio 2014 - Nota: modificado pelo Autor...103 Gráfico 5 - Gráfico de Temperatura Variável no dia de Verão da Tabela de simulação
do apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Fonte: Modelagem no software Designer Builder. Nota: do Autor...124
1 LISTAS DE TABELAS
Tabela 1 - Dados de Clima – São Paulo. Fonte: FROTA; SCHIFFER,2003 - Manual de Conforto Térmico, p. 215 – Nota: Modificado pelo Autor...40 Tabela 2 - Dados de Radiação Solar Incidente (Ig) sobre Planos Verticais e
Horizontais (°C). Na latitude: 23°36’ sul da Cidade de Guarulhos no Estado de São Paulo. Fonte: FROTA; SCHIFFER,2003 - Manual de Conforto Térmico, p. 232 – Nota: Modificado pelo Autor...40 Tabela 4 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota:
modificado pelo autor. ... 63 Tabela 5 - Transmitância térmica de cobertura - Fonte: NBR – 15220:2005 – Nota:
modificado pelo autor. ... 63 Tabela 6 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para um dia típico de verão - Fonte: NBR – 15575:2013 – Nota: modificado pelo autor. ... 64 Tabela 7 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para um dia típico de inverno. Fonte: NBR – 15575:2013 – Nota: modificado pelo autor. ... 64 Tabela 8 –Tabela dos símbolos térmicos - Fonte: NBR – 15220:2005: Desempenho
térmico, 2005. ... 65 Tabela 9 - Critérios de análise para certificação Selo Casa Azul CAIXA - Fonte:
OFICINA SINDUSCON/SP - Nota: modificado pelo autor. ... 71 Tabela 10 – Quadro de critérios de avaliação pela categoria 2 - PROJETO E
CONFORTO – Estratégias para a arquitetura bioclimática, demarcadas na cor azul – Fonte: Selo Casa Azul versão web – Nota: modificado pelo autor. ... 72 Tabela 11– Quadro da equipe que constituiu o Escritório técnico da CECAP. Fonte:
REVISTA DESENHO, 1972. ... 80 Tabela 12 - Tabela do horário de insolação da fachada 1 (interna). Fonte: Autor. ... 90 Tabela 13 - Tabela do horário de insolação da fachada 2 (externa). Fonte: Autor. .. 91 Tabela 14 - Trecho extraído da tabela 6 de estratégias do caderno de certificação Selo
Casa Azul CAIXA – Fonte: CAIXA (2010). Nota: modificado pelo Autor. ... 99 Tabela 15 - Tabela de ganhos de calor solar (Ig), adquirido por hora em determinada
posição de fachada - Fonte:Autor...105
2 Tabela 17 - Memorial de cálculo da parede de concreto armado. Fonte: FRETIN (2013). Nota: modificado pelo Autor. ... 115 Tabela 18 - Tabela de Transmitância térmica e atraso térmico de paredes e coberturas. Fonte: NBR 15220 – parte 3 (2005c). Nota: modificado pelo Autor. ... 116 Tabela 19 - Tabela extraída da NBR 15220:2005 – parte 3: Aberturas, Vedações e
condicionamento térmico passivo – Fonte: NBR 15220:2005 – parte 3. Nota: modificado pelo Autor...116 Tabela 20 - Tabela de aberturas para ventilação. Fonte: NBR 15220:2013 – parte 3.
Nota: modificado pelo Autor...119 Tabela 21 - Tabela de simulação térmica computacional do período de solstício de
verão no apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Temp. máx. interna e externa - Fonte: Modelagem no software Designer Builder - Nota: do Autor...123 Tabela 22– Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para dia típico de verão. Fonte: NBR – 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nota: modificado pelo Autor...124 Tabela 23 - Tabela de valores de temperaturas do dia 20/01/13, adquirido pelo
software Designer Builder. Fonte: Programa computacional Designer Builder - Nota: modificado pelo Autor...125 Tabela 24 - Tabela de simulação térmica computacional do período de Solstício de
Inverno no apartamento (intermediário) do 2º andar da unidade do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado, bloco Espírito Santo. Temp. mín. interna e externa. Fonte: Modelagem no software Designer Builder. Nota: do Autor...125 Tabela 25 - Classificação segundo a NBR 15575:2013 das faixas de conforto térmico
para dia típico de inverno. Fonte: NBR – 15575:2013 e NBR 15220:2005. Nota: modificado pelo Autor...126
3 LISTAS DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Ilustração dos componentes que afetam o conforto ambiental em uma edificação - Fonte: disponível em: <www.arcoweb.com.br/especiais/fotos/48/z6-corte-esquema.jpg>. Acesso em: 9 dez., 2013. ... 35 Figura 2 - A declinação solar e as estações: o eixo da Terra está inclinado em 23,5° em relação ao plano da órbita do planeta ao redor do Sol. Essa inclinação causa as mudanças climáticas sazonais na superfície terrestre. Fonte: Fundamentos de Projeto de Edificações Sustentáveis – KEELER; BURKE (2010). ... 39 Figura 3 - Exemplo de ventilação higiênica cruzada. Fonte:– GURGEL (2012) - Design passivo baixo custo energético, p. 32. ... 43 Figura 4 - Estratégias de ventilação: Ventilação Cruzada - Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014. Disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013. ... 44 Figura 5– Estratégias de ventilação: Efeito Chaminé - Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014, disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013. ... 44 Figura 6 - Estratégias de ventilação: Fachadas Ventiladas Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014, disponível em: <movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013. ... 45 Figura 7 - Conjunto habitacional Presidente Mendes de Moraes (Pedregulho) vista dos fundos - Edifício sob pilotis e aberturas na fachada para ventilação. Fonte: Arquitetura no Brasil, São Paulo, ano 10, Moderna, maio 2010, disponível em: <www.simonemarinho.com/imagem/index.php?id=28>m. Acesso em: 23 maio 2014. ... 46 Figura 8 - Esquema explicativo do fenômeno da inércia térmica de uma parede real (q2) e de uma parede fictícia de peso nulo (q1) – Fonte: FROTA; SCHIFFER (2001) - Manual de Conforto Térmico, p. 51. ... 47 Figura 9 - Mapa de localização da cidade de Tossa Del Mar, província de Girona - Espanha - Fonte: Google maps - BCN IGN Espanã, ano 04, maio 2014, disponível em: <www.googlemaps.com.br> - Nota: Modificado pelo autor. Acesso em: 23 maio 2014. ... 51 Figura 10a e 10b - Renderização das Unidades Habitacionais - Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
08, october 2008, disponível em:
4 Figura 11a e 11b - Renderização das Unidades Habitacionais - Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ... 52 Figura 12 - planta de Arquitetura das Unidades Habitacionais – Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
8, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ... 53 Figura 13– A implantação dos blocos habitacionais -Tossa Del Mar - Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain,
ano 08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013. ... 54 Figura 14 - Processos de fontes de energia renovável no edifício - Fonte: Sabaté associats —Arquitectura i Sostenibilitat, Barcelona, Spain, year 08, october 2008, disponível em: <www.saas.cat>. Acesso em: 4 abr. 2013. ... 55 Figura 15a e 15b - Exemplo de fachada baseada em material - Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano
08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf? sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor. ... 57 Figura 16a - Composição de painéis de vedação. Figura 16b - laje baseada em material orgânico – Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível em: <repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor. .. 58 Figura17a e 17b - A composição de painéis de vedação - laje baseada em material orgânico – Fonte: Towards zero emissions, co2-reduction in mediterranean social housing, Barcelona, Spain, ano 08, october 2008, disponível em:
<repository.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/90815/ESL-IC-08-10-47.pdf?sequence=1>. Acesso em: 4 abr. 2013 - Nota: modificado pelo autor. .. 58 Figura 18 - Determinação Solar e Simulação de sombra – Fonte: Sabaté associats —
5 Figura 21 - Referencial técnico para o proponente: Guia CAIXA de Sustentabilidade Ambiental – Selo Casa Azul – Boas Práticas para Habitações mais Sustentáveis – Fonte: OFICINA SINDUSCON/SP. ... 70
Figura 22a - Planta livre - Espaços grandes entre blocos constituídos por praças internas – Fonte: ISAAC (2007). Figura 22b Fachada do conjunto habitacional Zezinho Magalhães Prado – Fonte: MELLO (1960/1970). ... 76 Figura 23a – Canteiro central que possibilita a liberdade de uso dos espaços aos usuários. Figura 23b– Pátio interno, possibilidade de insolação e ventilação entre blocos - Fonte: ISAAC (2007). ... 76 Figura 24 - Localização do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado/Parque CECAP. Fonte: ISAAC (2007). ... 77 Figura 25 - Matrícula de 1.780,00 m2 – Terreno Inicial CEESP; Fonte: ISAAC (2007).
... 78 Figura 26 - Estudo de implantação. Fonte: MDC, Revista de arquitetura e urbanismo ano 14, disponível em: < mdc.arq.br/2011/09/06/architettura-contemporanea- brasile-arquitetura-brasileira-entre-1957-e-2007/6-conjunto-zezinho-magalhaes- prado-vilanova-artigas-paulo-mendes-da-rocha-fabio-penteado-guarulhos-sp-1967/> ... 79 Figura 27a e 27b - Demonstra a importância das quadras abertas por os blocos da edificação serem sob pilotis - Fonte: PEREIRA (2012). ... 79 Figura 28 - Implantação do projeto de 1967 na malha urbana atual de Guarulhos. - Fonte: ISAAC (2007). ... 81 Figura 29 - Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado/Parque CECAP com destaque no que foi construído – Fonte: ISAAC (2007). ... 81 Figura 30– Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado em foto aérea em 2007 – Fonte: ISAAC (2007). ... 81 Figura 31 - Edifícios da primeira fase de construção – Fonte: Laboratório de Artes Gráficas da FAAUSP... 82 Figura 32 – A Implantação do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado –
6 Figura 35 - Carta solar. Fonte: Lamberts; Dutra & Pereira (1997). ... 86 Figura 36 - Carta Solar – Fonte: Lamberts, Dutra & Pereira (1997) – Ilustração: Luciano Dutra ® ... 87 Figura 37 - Carta Solar de São Paulo do Programa Sol-Ar. Fonte: LABEEE/UFSC (2009). ... 87 Figura 38 - Carta solar de São Paulo com temperaturas plotadas até 21 de junho
Programa Sol-Ar. Fonte: LABEEE, UFSC (2009). ... 87 Figura 39 - Trajetória solar de São Paulo. Programa Sunpath 1.05. Desenvolvedor: Maurício Roriz. Fonte: RORIZ (2000). ... 87
Figura 40– Planta do pavimento tipo, com a identificação da unidade para a análise de insolação. Fonte: Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas) – Nota: modificado pelo Autor. ... 88 Figura 41 - Corte transversal – representação dos ângulos Alfa (ângulo de altura do sol) na unidade habitacional analisada – andar intermediário. Fonte: Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas). - Nota: modificado pelo Autor. ... 89 Figura 42 - Traçado de máscara da Fachada 1 (interna) da unidade habitacional em análise. Fonte: Programa Analysis SOL-AR do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – LABEEE – Nota: modificado pelo Autor. ... 89 Figura 43 - Traçado de máscara da Fachada 2 (externa) da unidade habitacional em análise. Fonte: Programa Analysis SOL-AR do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – LABEEE - Nota: modificado pelo Autor. ... 90 Figura 44 - Planta da unidade habitacional analisada – Posicionamento das fachadas - Fonte: Arquivo FAU-USP (Fundação Artigas). - Nota: modificado pelo autor. . 92 Figura 45 - Foto aérea da implantação e orientação dos blocos do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães do Prado - CECAP. Fonte: Google Maps. Acesso em: 20 maio 2014. – Nota: modificado pelo autor. ... 93 Figura 46 - Planta dos blocos com pátios internos. Fonte: Arquivo CDHU. ... 93 Figura 47 - Acima caixilho recuado da fachada da unidade habitacional. – Fonte: ISSAC (2007). ... 94 Figura 48 - Foto do conjunto dos blocos sobre o sombreamento de massa arbórea. Fonte: <images04.olx-st.com/ui/6/87/80/1393434089_608158780_1-Fotos-de-
22
1 INTRODUÇÃO
O assunto Habitação de Interesse Social é um tema extremamente discutido no Brasil, sobretudo em São Paulo, que em decorrência dos fatores indicativos sociais, demonstra-se em situação alarmante.
A solução não estaria apenas na produção de novas unidades habitacionais para reduzir o possível déficit habitacional. As produções das unidades frequentemente são entregues em um curto espaço de tempo, sem a preocupação com a qualidade ambiental e por isso agravam ainda mais o problema.
A qualidade na produção da habitação deverá ser garantida por metas de constituição para a política habitacional, e isso representa um grande desafio, sobretudo quando a tradição do país não possui políticas públicas para suprir uma estrutura de planejamento e continuidade.
[...] o intenso processo de metropolização brasileiro, acompanhado das características acima descritas, tem hoje, como resultado, um déficit avaliado em 7,2 milhões de moradias, onde 88,2% deste déficit correspondem a famílias com até 5 salários mínimos. Cerca de 70% da produção de habitação têm ocorrido fora do mercado formal, 4,6 milhões de domicílios estão vagos, essencialmente em áreas centrais de aglomerados urbanos, e 79% dos recursos do FGTS têm sido
destinados à população com renda acima de 5 salários mínimos1
(RUBANO, 2008, p. 1).
Após os anos de 1980, os problemas ambientais intensificaram-se cada vez mais, fazendo com que a população assumisse riscos ao construir suas próprias moradias. Entre 1991 e 2000, o aumento do número de domicílios em favelas foi de 717 mil ou 22,5%2.
Segundo Rubano (2008), algumas conquistas políticas e sociais, tais como a aprovação do Estatuto das Cidades (2001) e seus instrumentos urbanísticos voltados à função social da propriedade, a obrigatoriedade dos Planos Diretores para as cidades com mais de 20 mil habitantes e a criação das ZEIS3, a implementação do
1MINISTÉRIO DAS CIDADES. Cadernos MCidades. Política Nacional de Habitação n. 4, 2004. Os dados são do
ano 2000.
2MINISTÉRIO DAS CIDADES. Cadernos MCidades. Política Nacional de Habitação n. 4, 2004, p. 22.
23 orçamento participativo em algumas prefeituras e as tentativas de estruturação de novas linhas de financiamento adequadas à habitação social têm-se apresentado como alternativas muito importantes à revisão da condução de processos urbanos.
Em razão das conquistas políticas e sociais, a preocupação na produção e na qualidade dos edifícios tem aumentado cada vez mais, especialmente no que diz respeito ao conceito de desempenho, que irá proporcionar qualidade de vida aos usuários. Sob o conceito da arquitetura bioclimática está parametrizada a utilização de elementos arquitetônicos e as técnicas construtivas, com a finalidade de redução de energia qualificando o conforto aos usuários.
A partir de 2004, após a criação de grupos de estudos, nota-se uma preocupação mais relevante em relação à qualidade do edifício, abrindo espaço para os critérios de desempenho, análises e estudos entrarem em discussão. A partir das considerações, surge então, em 2008, o projeto da Norma de Desempenho ABNT NBR 15575, para edificações residenciais até cinco pavimentos. A norma foi publicada ainda em 2008 e deveria entrar em vigor em 2010.
No entanto, sem que houvesse consenso entre os agentes da construção civil, foi adiada para março de 2012 e, mais uma vez, prorrogada para 13 de março de 2013. Em 19 de junho de 2013, entra em vigor, como aplicação a todo edifício habitacional, independentemente do número de pavimentos.
O assessor técnico do Sinduscon-PR (Sindicato da Indústria da Construção Civil no Estado do Paraná), o engenheiro Ivanor Fantin Júnior, foi contratado para prestar orientações de ordem técnica, bem como o acompanhamento de revisões de normas que interfiram direta ou indiretamente nas atividades do setor. Uma das principais atribuições do engenheiro foi a participação das reuniões da comissão de estudo da NBR 15575 da ABNT, a chamada Norma de Desempenho, que está dividida em seis partes que estabelecem requisitos mínimos de desempenho, de vida útil e de garantia para os sistemas que compõem os edifícios (SANTOS, 2012).
24 coberturas (NBR 15575-5) e sistemas hidrossanitários (NBR 15575-6). É salutar que todas as definições sejam aplicadas e se tornem exigências de projeto.
Vários países já utilizam o conceito do desempenho incorporado em seus projetos habitacionais há algum tempo, porém no Brasil o desempenho era aplicado como definição aos elementos arquitetônicos e de tecnologias, mas somente em alguns casos eram considerados requisitos para atendimento e exigências ao desempenho do edifício.
É importante ressaltar que o desempenho térmico dos espaços está vinculado às estratégias do projeto arquitetônico, tipologia, posicionamento da edificação, sobretudo dos materiais aplicados nas envoltórias, vedações e coberturas, como na densidade do material, espessura, aumentando ou diminuindo o processo de atraso térmico.
Para este trabalho, será discutido o estudo de caso internacional de análise de desempenho, o Conjunto Habitacional “Tossa de Mar”. Buscou-se como referência, pela preocupação da qualidade de projeto, pela disposição dos blocos e sua implantação junto ao terreno, layout dos apartamentos, respeitando a insolação necessária, disposição das sacadas e também no processo de produção das unidades habitacionais, pelos materiais aplicados na construção.
Na análise desse trabalho, as simulações e observações de estratégia demostraram a importância do conforto e o desempenho na eficiência térmica das habitações, sobretudo da qualidade ambiental possivelmente atribuída ao projeto.
O recorte do objeto de análise deste trabalho se dá no 2o andar doapartamento
(intermediário) do Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado, localizado no município de Guarulhos na região metropolitana de São Paulo.
1.1 JUSTIFICATIVA E RELEVÂNCIA DO TEMA
A importância da presente pesquisa se dá em função do uso dos materiais utilizado na edificação, da influência na forma e layout e do inter-relacionamento da qualidade final da construção sob a luz de normas de desempenho e certificação.
25 as unidades habitacionais, e que caracterizam a habitação em regiões de clima tropical úmido do Brasil.
O projeto arquitetônico possibilita o planejamento e o desenvolvimento dos espaços, proporcionando a qualidade de vida ao usuário. As decisões e estratégias adotadas, nos levam a garantir controle sobre o envolvimento no processo de criação.
1.2 Objeto
O desempenho térmico das Habitações Sociais.
1.3 Objetivo geral
Contribuir com a qualidade final da habitação social no Brasil com foco no desempenho térmico.
1.4 Objetivos específicos
1) Discutir a importância das técnicas Bioclimáticas no desempenho térmico do edifício.
26 1.5 Método
A metodologia deste trabalho considera como critério de avaliação para a eficiência térmica a norma NBR 15575:2013 – Edificações habitacionais – Desempenho, e a norma NBR 15220:2005 – Desempenho térmico de edificações, e a certificação brasileira Selo Casa Azul CAIXA.
A NBR 15575:2013, considera o desempenho da edificação e permite sua simulação por meio de dois procedimentos: o experimental e o computacional ou numérico. Os critérios de desempenho térmico definidos pela NBR 15575:2013 foram desenvolvidos com base em pesquisadores do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT) a seguir: Akutso, Vittorino, Pedroso e Caballeira (1995).
Serão atribuídos, para análise, a modelagem da edificação em programa computacional, com base no banco de dados do programa EnergyPlus, aprovado pela NBR 15575:2013, e simulações in loco, como parâmetros de avaliação numérica da Norma de Desempenho e da certificação, em um dia do período de solstício de verão e o outro no solstício de inverno.
As pesquisas avaliam as técnicas sustentáveis definadas, não só pelas normas de desempenho térmico citadas acima, mas também pela certificação nacional Selo Casa Azul CAIXA de 2010, do ponto de vista projetual e construtivo, com abordagem qualitativa. A dissertação apresentará linhas de pesquisa focadas em edificações multifamiliares de quatro a sete pavimentos.
1ª Etapa de revisão bibliográfica: Livros, teses, revistas, internet e outros, buscando identificar o estado da arte em projetos nacionais e internacionais voltados para habitação social e o desempenho térmico.
2ª Etapa de seleção do projeto: O Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado, dos arquitetos João Batista Vilanova Artigas, Fábio Penteado e Paulo Mendes da Rocha.
27 4ª Etapa de análise dos dados colhidos: O projeto e confirmações das técnicas Bioclimática que foram aplicadas na produção do conjunto habitacional.
O estudo de caso aplica-se ao Conjunto Habitacional Zezinho Magalhães Prado, respectivamente no apartamento do 2º andar (intermediário) do bloco Espírito Santo. A obra tem grande relevância na arquitetura nacional e político-cultural, com arquitetos expoentes da arquitetura paulista modernista, sendo eles: João Batista Vilanova Artigas, Fábio Penteado e Paulo Mendes da Rocha.
2 O ESTADO DA ARTE
2.1 A ESSÊNCIA DO CONFORTO
Tratamos a partir do dado capítulo a essência do conforto ambiental, sob um viés conceitual, onde desprendemos da linguagem matemática e passamos a interpretar os conceitos qualitativos de calor, iluminação, acústica e qualidade do ar no projeto de arquitetura.
Schmid (2005) explica que a relação entre os termos físicos e fisiológicos do conforto ambiental surgem de maneira isolada, apresentando-se implícita na grande maioria das literaturas especializadas. Para os cientistas da cultura do morar esse conceito é questionável.
28 emocionar? Nas mãos de um artista, um ambiente representa alguma intencionalidade?” (SCHMID, 2005, p. 23).
2.2 O ambiente humano
Na visão de Rheingantz (1990), o ambiente humano é determinado pela filosofia dos sentidos, portanto é composto dos ambientes térmico, visual, auditivo, olfativo, táctil, higiênico e psíquico. Com as variações dos espaços, os órgãos dos sentidos adaptam-se e transformam-se em verdadeiros conversores de estímulos variáveis, em impulsos nervosos. Para que esses estímulos aconteçam, existem órgãos responsáveis pela recepção e transmissão de informações.
O olho capta estímulos eletromagnéticos; o paladar e o olfato, estímulos químicos; o ouvido, vibrações mecânicas que se propagam no interior da matéria sob a forma de ondas longitudinais ligadas à compressão e a descompressão (RHEINGANTZ, 1990, p. 36-58).
Os demais mecanismos sensoriais de controle da postura, de movimentação e equilíbrio do corpo, tendem a ter o mesmo princípio de atividade a partir do registro de deformações de tipo mecânico, sendo capazes de afetar diretamente superfícies corpóreas e tecidos profundos. O equilíbrio do corpo no espaço está ligado diretamente às sensações, captadas pelos órgãos, músculos e ligamentos, que são registradas pelos receptores. O cérebro está sendo constantemente informado dos movimentos dos membros.
29
Esta condição levou MERLEAU-PONTY4 a afirmar que a percepção
não é uma sensação pura, pois versa sobre relações e não sobre
termos absolutos. Assim, ao acreditar que sabe o que é “ver”, “ouvir”,
“sentir” a realidade percebida, o homem atrai sobre si o erro de
experiência (RHEINGANTZ, 1990, p. 36-58).
Os fatores de natureza cultural também são fatores primordiais ao determinar as influências de mudanças no meio ambiente, e sua percepção como as crenças religiosas, normas e condutas higiênicas, as atitudes individuais, os hábitos familiares ou de grupos, incluindo os alimentares, o habitat e economia e níveis educacionais de cada povo.
2.3 O ambiente psíquico
Segundo Rheingantz (1990), miséria, atos de violência, promiscuidade, ausência de privacidade e o desconforto da construção contribuem diretamente para o desenvolvimento de outra peculiaridade do sentido humano, a percepção seletiva, isolando o indivíduo em um tipo de abrigo: o ambiente psíquico. O reconhecimento sob a influência de determinados fatores culturais e da existência de um ambiente psíquico poderá tornar a relação “homem-ambiente” complexa, quando associada a efeitos causados por novos meios das tecnologias da comunicação, como telefone, televisão e, especialmente, o computador que, pela facilidade da realização de um grande número de atividades à distância, transforma as relações “homem-homem” e “homem-ambiente”.
4 MERLEAU-PONTY foi um filósofo fenomenólogo francês. Estudou na École normale supérieure de Paris, graduando-se em
30 2.4 O ambiente externo
O ambiente externo é constituído por características geográficas físicas e climáticas e suas diferentes abordagens. Tomando como exemplo o fato de nenhum ser vivo viver isoladamente, observamos que os indivíduos relacionam-se continuamente com os demais seres de seu espécime e com os demais seres vivos e, acima de tudo, como o meio natural. No ambiente externo, estudam-se as condições físicas do lugar geográfico, ou seja, o clima, a meteorologia e o estado médio da atmosfera. É fundamental entendermos que o conhecimento geográfico nos leva à previsão e ao controle dos efeitos de intervenções do homem no meio ambiente. O clima caracteriza as condições das atividades e de comportamento desempenhados pelo homem, quanto ao tipo de vestimenta, edificação e habitat. Tudo para suprir suas necessidades materiais, espirituais, estéticas e econômicas. A função do clima pode direcionar as soluções arquitetônicas para soluções passivas ou dependentes diretamente de tecnologias ativas. As tecnologias ativas permitem que o homem se torne cada vez mais dependente da máquina. Definimos, então, que, por essa evolução tecnológica, as condições de conforto passam a ser garantidas pelos meios tecnológicos.
A função climática do abrigo se dilui com os ajustes das formas
arquitetônicas às novas máquinas. A célula torna-se cada vez mais
dependente dos aparelhos, ao mesmo tempo em que a cidade se torna cada vez mais impessoal, desumana e fria (RHEINGANTZ, 1990, p. 36-58).
2.5 O conforto ambiental
31 regiões como a Europa, onde as baixas temperaturas são predominantes na maior parte do ano.
Segawa (1999) explica que
Teses contaminadas de determinismo geográfico ou climático declinaram para interpretações racistas, como que a estabelecer uma etnoclimatologia firmando uma tênue fronteira entre clima e civilização. Esta civilização que, no contexto do colonialismo do século 19, deparou-se com o enfrentamento dos trópicos como fator integrante do processo civilizatório e de dominação promovidos pelas potências européias. Tal ideário se manifestava na introdução de uma obra que se pode considerar um dos primeiros manuais de conforto ambiental, sintomaticamente editada não na metrópole, mas na colônia. Em 1882
publicava-se na Argélia, então partição francesa, o livro L 'habitation
dans les pays chauds – contribution a l'art de l'acclimatation, de autoria
de H. Dessoliers, de 1882 (7), "ingénieur dês arts et manufactures". Os limites dos conhecimentos físicos e médicos do último quartel do oitocentos, tratava-se de um formidável compêndio, no qual questões de clima (temperatura, umidade, vento) e luminosidade eram confrontadas com a fisiologia humana; processos de transformação das condições ambientais (ventilação, refrigeração, evaporação,
dissecação) eram especificados conforme recomendações
considerando sistemas construtivos e dispositivos mecânicos (SEGAWA, 1999, p. 35-39).
Schimid (2005), afirma que, no Brasil, a partir da primeira década do século XX, por meio de manifestos de vanguarda, como a Semana de Arte Moderna realizada em 1922 em São Paulo, grupos de arquitetos e artistas demonstraram verdadeira hostilidade em relação ao conforto. Acreditavam que este desestruturava a estética em voga, sobretudo a representação e o progresso dos materiais. Um dos principais destaques visíveis nas edificações era a composição das fachadas.
Em 1909, o autor deste lema, o arquiteto e crítico austríaco Adolf Loos,
escrevia que a obra de arte quer retirar as pessoas do seu aconchego,
enquanto que a casa deve servir ao propósito contrário. Num discurso radical, propunha uma contradição entre a domesticidade - o interesse
e o apego às coisas domésticas – e a arte. As casas eram desafiadas
32
descuidadas ao longo das décadas, tão duráveis que se mostraram (SCHMID, 2005, p. 58).
Charles-Edouard Jeanneret-Gris5, principal integrante do movimento
modernista, já dizia que a ideia de casa está diretamente relacionada à “máquina de morar”, isto é, a objetividade em relação à moradia estaria em primeiro plano, e o sentimentalismo seria algo a ser discutido.
Os edifícios modernos passaram a incorporar maquinários essenciais, como os dispositivos de iluminação artificial e de climatização. Schimid (2005) identifica a existência de sistemas superpostos à arquitetura e não da arquitetura como máquina, muitas vezes causando estranheza à pureza da arquitetura e sua plasticidade.
No âmbito da iluminação, a planta livre permitia a ornamentação das aberturas contínuas e janelas não alinhadas aos pilares, grandes aberturas contínuas determinando paredes inteiras de vidro. Porém, o uso dessa tipologia de planta livre definia ambientes profundos e, portanto, escuros, necessitando do uso de iluminação artificial. Como seria possível atribuir técnicas que pudessem solucionar essas questões?
Segundo Schmid (2005), as soluções de projeto estão vinculadas diretamente às características de clima do local. Da necessidade de melhor compreender tal tema tão pertinente à arquitetura, surgiu a partir da II Guerra Mundial o movimento pelo conforto ambiental. Scarazzato e outros (1998) comentam que o Conforto Ambiental sempre foi incorporado de maneira intuitiva na habitação brasileira e que as preocupações com o conforto ambiental no Brasil começaram por volta de 1947, data em que foram apresentados os primeiros estudos brasileiros de desempenho térmico na arquitetura.
Esses estudos foram originários das primeiras disciplinas de Higiene das Construções, aplicadas nas faculdades de arquitetura até o final da década de 1960. Mesmo com os recursos atuais, o conforto ambiental ainda passa por um momento decisivamente mecanicista, assumindo um papel nas universidades de uma disciplina indiferente à estética, principalmente ao que concerne os aspectos socioculturais da arquitetura.
33
Ao invés de reencontrar a integração ao projeto arquitetônico, compartilhando sua profusão de implicações e incertezas (principalmente porque a arquitetura existe relacionada com as pessoas, que não são de todo previsíveis), o conforto ambiental com frequência se fecha em si próprio. Quer ser muito mais uma
especialidade do que uma espacialidade – um aspecto do intrincado
estudo do espaço... O conforto ambiental só pode ser compreendido dentro do conceito mais abrangente de arquitetura (SCHMID, 2005, p. 63).
Segundo Corbella; Yannas (2009) após a II Guerra Mundial, os baixos custos dos recursos energéticos favoreciam cada vez mais o uso de tecnologias ativas.Uma série de atribuições dos arquitetos com o passar do tempo foi transferida para engenheiros. O conforto térmico passivo foi desconsiderado durante esse período, tendo a responsabilidade sido assumida por engenheiros térmicos, que possuíam domínio das tecnologias de ar-condicionado. Em relação ao uso da iluminação natural, grande parte dos projetos era voltada ao uso da iluminação artificial, calculada pelos engenheiros eletricistas.
Não havia preocupação com conforto acústico pela ação do entorno sobre os prédios. A interação entre o edifício e o entorno também foi desprezada, gerando um grande consumo de energia elétrica para suprir as necessidades humanas. Pequenos grupos de arquitetos preocupavam-se com os fatores de conforto mencionados e insistiam no fato de projetarem edifícios que fossem adaptados ao clima local, pesquisando e desenvolvendo o conforto ambiental.
Schmid (2005) afirma que no período modernista foi evidente a ausência das especificidades geográficas, sobretudo as considerações dos diferentes climas, paisagens e cultura do local, a partir das quais as diferenças de propostas e conceitos da edificação são definidas.
34 a habitação a ficar centrada no conforto ambiental do ser humano e possibilitar princípios de parametrização à arquitetura bioclimática no final da década de 1970.
Segundo AGENDA 21 para a construção sustentável (2000), o surgimento do conceito de desenvolvimento sustentável foi definido no Relatório Brundtland6 de
1987, com enfoque direcionado ao desenvolvimento que vai de encontro às necessidades do presente, não comprometendo a habilidade de futuras gerações de encontrar suas próprias necessidades.
A concepção de um projeto bioclimático difere da concepção de projeto sustentável, pois não avalia o impacto da construção sobre o meio ambiente, mas avalia a geração de conforto em associação com o ambiente (ARCHINOLOGY, 2010, p. 2).
Uma visão mais ampla do conceito bioclimático é apresentada por Lamberts (2006), que considera a análise e a associação das condicionantes climáticas globais e locais aos elementos climáticos da região. Os elementos globais estão definidos pela “radiação solar, latitude, longitude, quantidade de massa de ar e terra no entorno”, e os climáticos do local definem a “temperatura, umidade, precipitações e direção dos ventos”. Também considera as condicionantes do local de implantação do projeto tais como, a topografia do terreno, a característica da vegetação, as edificações do entorno, entre outras condições de vizinhança que podem influenciar na orientação do edifício no terreno.
Lamberts, Ghisi e Papst (2000) afirmam que a bioclimatologia estuda a relação entre o clima e o ser humano, por envolver o ambiente e seus fatores e elementos climáticos, relacionados à capacidade de percepção das sensações térmicas dos seres humanos.
Por sua vez, os teóricos Izard e Guyot (1983) descrevem que a boa arquitetura bioclimática se beneficia dos recursos naturais ou projetados, como lagos, vegetações
6 O Relatório, elaborado pela Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, faz parte de uma série de
35 e varandas, diminuindo o máximo possível o uso do acondicionamento térmico artificial, como varandas e vegetações, entre outros.
Na figura 1 a seguir, observamos as atribuições para estratégias de projeto, que mostram o conceito de conforto ambiental em uma edificação. Parte desses princípios, como ventilação cruzada, efeito chaminé, sombreamento e a utilização da luz natural, são diferenciais quando levada em conta a qualidade de vida.
Figura 1 - Ilustração dos componentes que afetam o conforto ambiental em uma edificação - Fonte: disponível em: <www.arcoweb.com.br/especiais/fotos/48/z6-corte-esquema.jpg>. Acesso em: 9 dez., 2013.
Segundo Keeler e Burke (2010), as origens do movimento das edificações sustentáveis não partem de um único evento, e, sim, de efeitos acumulativos e de marcos convergentes, sendo que suas raízes remontam aos primórdios da humanidade. Afirmam também que ao se observar o panorama atual do Brasil, pode-se identificar a pouca quantidade de edificações contemporâneas, como é caso no Rio de Janeiro na latitude de 22,9 o S e longitude de 44 oO, que são capazes de
promover conforto térmico para seus usuários, sem o uso de equipamentos.
36 2.5.1 Conforto térmico na edificação
Segundo Corbella e Yannas (2009), as questões relacionadas à escassez de energia ocasionam diferentes problemas de cunho ambiental, social e econômico. A partir de 1980, a população brasileira passou por uma significante experiência de crise energética.
Os empreendimentos imobiliários dependem do fornecimento de energia para seu funcionamento e, além disso, gastam muita energia para sua produção. Para minimizar os gastos energéticos excedentes em um imóvel é importante planejar estratégias que possibilitem maior eficiência energética à edificação. O desempenho energético adequado na arquitetura respeita as condições climáticas do local e as demais necessidades dos seus usuários.
A forma e a função não seriam os únicos objetivos de uma edificação, mas a eficiência energética e os requisitos ambientais também fazem parte das considerações dos empreendimentos.
Para cada condição climática de determinada região, existem diferentes subsídios para a determinação quanto à forma arquitetônica, os materiais utilizados e a distribuição funcional dos espaços e a relação com uma orientação solar mais favorável para cada ambiente, os conceitos da eficiência energética na arquitetura, não despreza a iluminação e condicionamento artificial, porém estratégias são utilizadas, minimizando o uso de recursos artificiais, e diminuindo os gastos excessivos com energia elétrica, tanto nas edificações residenciais, como nas comerciais e industriais. O fator pertinente do conceito de eficiência energética
[...] pode ser entendido como a obtenção de um serviço com baixo dispêndio de energia. Portanto, um edifício é considerado mais eficiente do que outro se, a edificação oferece as mesmas condições ambientais com menor consumo de energia (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 2004, p. 192).
37 pessoa sobretudo das condições climáticas locais, a quantidade de roupa utilizada e a atividade momentânea da pessoa. Partindo desses princípios primordiais obteremos referenciais para diretrizes ao projeto e, por sua vez, poderemos determinar as necessidades de conforto térmico dos usuários das edificações.
Para a redução da energia é importante promover o uso racional de equipamentos economizadores e assim evitar desperdícios.
O projeto eficiente é composto por aspectos relacionados ao clima local e ao tipo de uso e ocupação do solo urbano. A possível mudança de clima varia conforme a região em que a cidade se localiza.
[...] cada cidade é composta por um mosaico de microclimas diferentes; os mesmos fenômenos que caracterizam o mesoclima urbano existem em miniaturas por toda a cidade, como pequenas ilhas de calor, bolsões de poluição atmosférica e diferenças locais no comportamento dos ventos (DUARTE; SERRA, 2003, p. 17-30).
Partindo da reflexão acima, podemos analisar as propostas para um determinado empreendimento e a importância de entender o contexto urbano em que este se insere.
3 ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS
38 no céu. “A localização do horizonte, isto é, o ponto em que o sol nasce e se põe”. Esse percurso do sol se dá de acordo com o número de horas em que ele fica acima do horizonte, e varia de “acordo com a distância do observador em relação à linha do Equador, à latitude e à época ou estação do ano”.
A distância entre a Terra e o Sol possui certa variação, dependendo da possível localização do planeta em sua órbita anual. Essa variação não interfere nas condições climáticas sazonais. Isso se dá pelo fato do eixo polar da Terra não estar perpendicular ao plano de sua órbita ao redor do Sol, esse fator garante a quantidade de variação da radiação solar em determinado ponto da superfície terrestre ao longo do ano.
O eixo polar está inclinado 23,5° em relação a uma linha vertical no plano de órbita terrestre. Essa inclinação do eixo permanece constante durante todo o ano, tempo que nosso planeta leva para orbitar em torno do Sol, provocando mudanças sazonais na declinação solar. Esse fator identifica então a relação angular entre o Sol e a Terra quando observada sob a linha do Equador (KEELER; BURKE, 2010, p. 120-121).
39
Figura 2 - A declinação solar e as estações: o eixo da Terra está inclinado em 23,5° em relação ao plano da órbita do planeta ao redor do Sol. Essa inclinação causa as mudanças climáticas sazonais na superfície terrestre. Fonte: Fundamentos de Projeto de Edificações Sustentáveis – KEELER; BURKE (2010).
Segundo Corbella; Yannas (2009), a questão do controle solar está voltada à distribuição espacial e temporal da radiação solar incidente. A tabela 1 a seguir, segundo Frota (2003), demonstra magnitudes relativas para as fachadas orientadas em direção aos quatro pontos cardeais. Os dados se expressam em W/m2 na média
mensal recebidos de radiação solar durante o verão. Já a tabela 2 demonstra os dados de radiação solar Incidente (Ig), sobre planos verticais e horizontais (°C). Na cidade de Guarulhos, latitude 23°36’ Sul, os maiores valores de radiação incidente no verão correspondem às fases noroeste (NW), oeste (W), sudoeste (SW) e plano horizontal (H). Seguindo o raciocínio, a primeira coluna que corresponde à média aritmética mensal da temperatura em °C equivale a 21 °C.
A somatória dessa carga excessiva de radiação no decorrer do dia, combinado à temperatura externa durante o dia, que poderá superar
até os 30 °C, demonstraclaramente a situação de extremo desconforto
40 3.1 PROCEDIMENTOS PARA UMA ARQUITETURA DE EFICIÊNCIA
ENERGÉTICA
Compreender fatores climáticos locais tais quais como orientação solar, umidade do ar e ventos predominantes de cada local é de grande importância na observação do custo e dos benefícios proporcionados pela utilização de estratégias de projeto, a fim de melhorar o conforto térmico da edificação. O custo deve ser analisado sempre do ponto de vista do usuário final, assim proporcionando benefícios que se estenderão por toda a vida útil da unidade habitacional.
Os fatores dinâmicos do clima afetam o desempenho térmico do edifício. Os ganhos e perdas de calor da edificação também dependem de algumas variáveis arquitetônicas. Alguns exemplos de influência térmica dos elementos da arquitetura (MASCARÓ et al., 1991, p. 33).
Tabela 1 - Dados de Clima – São Paulo. Fonte: FROTA; SCHIFFER,2003 - Manual de Conforto Térmico, p. 215 – Nota: Modificado pelo Autor.
Tabela 2 - Dados de Radiação Solar Incidente (Ig) sobre Planos Verticais e Horizontais (°C). Na latitude: 23°36’ sul da Cidade de Guarulhos no Estado de São Paulo. Fonte: FROTA;
41 Segundo Gurgel (2012), as características dos materiais das envoltórias externas estão expostas às condições climáticas. A seguir, destacam-se os fatores importantes:
A cor utilizada nas fachadas externas;
A orientação solar;
A composição arquitetônica da edificação em relação à sua altura e forma;
A orientação e dimensões de vão luz;
As características do entorno imediato;
A orientação em relação à ventilação predominante;
O desempenho das aberturas quanto à iluminação natural e suas proteções contra insolação direta;
Para cada região do Brasil devem ser adotadas soluções de projeto arquitetônico diferenciadas, pois as cidades brasileiras apresentam características de climas variados entre elas.
3.2 A orientação solar para as unidades habitacionais
A composição arquitetônica da edificação deverá atender sempre a orientação mais favorável ao local. Antes de iniciar um projeto, devemos estudar a melhor possibilidade de uso do terreno sob a orientação solar, partindo do princípio de análise qualitativa e quantitativas dos lotes existentes.
42 limitantes do terreno. O próximo procedimento se dará na distribuição dos possíveis ambientes ao terreno, analisando sempre a orientação solar mais favorável a cada um dos ambientes que serão projetados. As condições de habitabilidade da unidade dependem diretamente da iluminação e ventilação natural adequada e disponível ao ambiente.
Ferreira (2012) aconselha que deve-se prever, entre edifícios, insolação mínima de três horas para garantir salubridade e habitabilidade na edificação.
3.3 O processo da ventilação na edificação
Segundo Givoni (1994), em regiões tropicais, sob a zona bioclimática 3, a faixa de conforto por ventilação demanda certas restrições como a velocidade do ar de 1,5 a 2m/s em regiões onde a temperatura máxima externa não exceda de 28 °C a 32 °C, sabendo da variação da climatização da população, e onde a amplitude diária não se excede 10 °C. Isso vale para regiões mais quentes e úmidas. As pequenas variações de temperatura diárias nessas regiões e uma edificação com alta inércia térmica, fechada e isolada, não produziria uma redução suficiente da temperatura interna. Por essa razão, recomenda-se que a edificação seja composta de materiais de menor densidade e que permitam a ventilação. Por sua vez, a ventilação irá diminuir o efeito perceptível da umidade e a perda de temperatura convectiva pelo corpo, o que é importante para o equilíbrio do organismo.
Existe uma necessidade muito importante de ventilar o habitat que convivemos. E dentro desse parâmetro necessário, existem dois tipos: A ventilação higiênica a qual define uma constância diária e a ventilação térmica, que se define pela necessidade quando o ar interno do ambiente está mais quente que o ar externo (ROSA; SEDREZ; SATLLER, 2001, p. 90-106).
43 localizadas sempre nas zonas de vento predominante favoráveis. A ventilação mais adequada é aquela em que o fluxo de ar entra pelos dormitórios e sai pela parte de serviço. O ar quente tende a subir e, por isso, a necessidade de se ter uma abertura de entrada de ar mais baixa do que a de saída.
Para o inverno, é interessante manter uma ventilação higiênica a ponto de estar localizada acima do nível da cabeça, proporcionando a impercepção do cruzamento da ventilação pelo usuário, como mostra a figura 3 a seguir.
Figura 3 - Exemplo de ventilação higiênica cruzada. Fonte:– GURGEL (2012) - Design passivo baixo custo energético, p. 32.
44
Figura 4 - Estratégias de ventilação: Ventilação Cruzada - Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014. Disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013.
Figura 5 –Estratégias de ventilação: Efeito Chaminé - Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014, disponível em: < movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013.
A ventilação por meio do efeito chaminé determina a possível taxa de ventilação, a diferença de temperatura do ar interno e externo aumenta, ou seja, o ar interno, por estar mais quente, tende a sair através de aberturas mais altas da edificação, dando espaço ao ar mais frio, que entra através das aberturas mais baixas, como demostrado na figura 5 acima.
45 associados ao ar confinado, possibilita o atraso térmico necessário ao clima e região, como demostra a figura 6 a seguir.
Figura 6 - Estratégias de ventilação: Fachadas Ventiladas Fonte: Movimento terras, Em busca da sustentabilidade, São Paulo, ano 12, Movimento Terra, set. 2014, disponível em: <movimentoterras.blogspot.com.br/2012/09/a-ventilacao-natural-e-o-fenomeno-da.html>. Acesso em: 12 ago. 2013.
46
Figura 7 - Conjunto habitacional Presidente Mendes de Moraes (Pedregulho) vista dos fundos - Edifício sob pilotis e aberturas na fachada para ventilação. Fonte: Arquitetura no Brasil, São Paulo, ano 10, Moderna, maio 2010, disponível em: <www.simonemarinho.com/imagem/index.php?id=28>m. Acesso em: 23 maio 2014.
3.4.1 Inércia térmica
47 capacidade térmica dos mesmos que compõem a envoltória. O que determina a inércia térmica é o atraso térmico e a capacidade de amortecimento. Segundo Frota; Schiffer (2001), quando, por exemplo, a temperatura exterior, no início supostamente igual à temperatura interior, eleva-se, um certo fluxo de calor penetra na parede. Esse fluxo não atravessa a parede imediatamente, antes aquecendo-a internamente. Tal fluxo, se comparado com uma parede fictícia de peso nulo, atravessa a parede com um certo atraso e é amortecido, como demonstra a figura 8 a seguir.
Figura 8 - Esquema explicativo do fenômeno da inércia térmica de uma parede real (q2) e de uma parede fictícia de peso nulo (q1) – Fonte: FROTA; SCHIFFER (2001) - Manual de Conforto Térmico, p. 51.
3.4.2 Atraso térmico
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Atraso térmico é o tempo que transcorre entre os momentos de ocorrência da temperatura máxima do ar no exterior e no interior da edificação, quando se verifica um fluxo de calor através de um componente construtivo, submetido a uma variação periódica da temperatura do ar no exterior(...). O atraso térmico depende da capacidade térmica do componente construtivo e da ordem em que as camadas estão dispostas. (GHISI; LAMBERTS, 1998b, p. 28)
Segundo Ghisi; Lamberts (1998b), o atraso térmico em uma placa homogênea, onde “e” espessura está submetida ao regime térmico a um período de 24 horas, é calculado por meio de duas expressões (ver anexos 1 e 2).
3.4.3 Capacidade de amortecimento
A capacidade de amortecimento define a propriedade da envoltória, a fim de diminuir a amplitude das variações térmicas. Rivero (1986) afirma que o que define o coeficiente de amortecimento � é a relação entre a amplitude da temperatura superficial interna do fechamento � e a amplitude da temperatura do ambiente externo � � =�
� .
Sobre as condições do coeficiente de amortecimento � a regimes cíclicos e temperaturas internas constantes, o valor considerado sempre será menor que 1, portanto, quanto menor o seu valor, menor será a capacidade de amortecimento do fechamento.
3.4.4 Calor específico e a capacidade calorífica volumétrica
49 edificação, assim apenas parte do calor é transmitido para dentro da edificação. O atraso térmico e o amortecimento do calor transmitido são processos das características térmicas dos materiais e de suas espessuras.
Segundo Yannas; Maldonado (1995) a diferença da capacidade de armazenamento de calor dos materiais é determinada a partir da análise da capacidade calorífica volumétrica. O calor específico determina a quantidade de calor que se faz necessário para elevar o grau de temperatura do componente por unidade de massa, sendo sua unidade ⁄ � ou ℎ �⁄ .
Para Incropera; De Witt (1992) a capacidade calorífica volumétrica é produto resultante entre a densidade � e o calor específico ·, e sua unidade é ∕ . Yannas; Maldonado (1995) citam a importante informação do concreto denso, cuja capacidade calorífica volumétrica está acima de 0.480 ℎ ∕ . Comparando-se com materiais de isolamento que estão na faixa de 0.003-0.012 ℎ ∕ , nesse caso, uma laje de concreto de 10 cm de espessura armazena 0.480 ℎ ∕ por de superfície, enquanto um isolamento de mesma espessura possibilita menos de 0.001 ℎ ∕ . É afirmado, também, que a água é um importante meio de armazenamento de calor, sendo que sua capacidade calorífica volumétrica é duas vezes maior que a do concreto sob uma temperatura de 20℃, e sua capacidade térmica é de 1.16 ℎ ∕ .
50 3.4.5 O uso da inércia térmica em edificações
O isolamento térmico na envoltória da edificação é essencial, sobretudo para evitar a possível entrada de calor do meio externo, principalmente em períodos de maior incidência de radiação.
Os ocupantes recebem influência direta da temperatura conduzida ao ambiente interno, como também de suas ações, ultrapassando o limite de conforto. As aberturas possibilitam a entrada de radiação e ventilação à edificação, quando a temperatura externa é mais alta que a interna. É importante ressaltar que se tenha uma preocupação no gerenciamento da edificação em relação ao controle de entrada ou não do ar externo.
Segundo Szokolay (1980) apud De Wall (1993), a temperatura interna deve apresentar diferença de até 3 ºC, em relação à temperatura externa no período de inverno, fazendo as pessoas sentirem a necessidade de isolar seu ambiente interno do externo, fechando janelas e ventilando o ambiente apenas pelo tempo necessário.
Não devem ter uma inércia muito grande, pois isto dificulta a retirada do calor interno armazenado durante o dia, prejudicando o resfriamento da construção quando a temperatura externa noturna está mais agradável que internamente (FROTA; SCHIFFER, 1988, p.71).
As aplicações de elementos isolantes nos fechamentos impedem a passagem do calor externo recebido pela radiação solar e o aumento da temperatura interna em demasia. Já para a cobertura, a utilização de camadas de ar ventiladas, assim retirando o calor conduzido sob as telhas.
