Análise de Condições de Conforto Térmico de Habitações de Interesse Social do
Município de Sinop/MT: Critérios de temperatura adaptativa
Conditions Analysis of Thermal Comfort of Interest Housing in the Municipality of
Sinop/MT: Adaptive temperature criteria
Daniela Augusta Pereira Goto1, Marlon Leão2
Resumo: O Brasil é um país de grandes proporções territoriais com variações climáticas significativas. As diferentes zonas bioclimáticas existentes exigem técnicas construtivas específicas para atender a necessidade térmica habitacional de cada região. O desenvolvimento de habitações de interesse social no país, inclusive no Município de Sinop/MT, levanta uma preocupação relacionada às condições de conforto térmico oferecidas aos moradores. Este trabalho justifica-se pelo fato da satisfação do homem em relação ao ambiente em que se encontra influenciar na qualidade de suas condições físicas e psicológicas. A metodologia desta pesquisa levou em consideração as condições climáticas e edificatórias locais e as associaram às características dos usuários e seus respectivos votos de opinião. A correlação entre dados objetivos e subjetivos permitiu a definição da porcentagem de insatisfeitos, a determinação de uma zona de temperatura interna aceitável a 80% dos usuários e o cálculo de uma temperatura em que eles se sentem confortáveis. Nesta pesquisa foram analisadas 200 residências, divididas entre quatro setores: norte, sul, leste e oeste, durante a estação mais crítica do ano climático, a seca. Os resultados mostraram uma zona de conforto onde apenas 35% das residências se enquadraram, temperatura de neutralidade térmica definida em 27,97°C e porcentagem de insatisfeitos de 63,49%.
Palavras-chave: Pesquisa de Campo; Conforto Térmico; Clima; Questionários.
Abstract: Brazil is a country of large territorial proportions with significant climate variations. The different bioclimatic zones require special construction techniques to meet housing thermal needs of each region. The development of social housing in the country, including in the city of Sinop/MT, raises a concern related to thermal comfort offered to the residents. This research is justified by the fact of man's satisfaction with the environment in which he is influence the quality of his physical and psychological conditions. The methodology of this research took into account the weather and local edificatory conditions and associated them to the characteristics of users and their respective votes of opinion. The correlation between objective and subjective data allowed the definition of the percentage of dissatisfied, the determination of an acceptable internal temperature zone to 80% of users and the calculation of a temperature at which they feel comfortable. In this research it were analyzed 200 residences, divided into four sectors: north, south, east and west, during the most critical season of the climate year, the dry. The results showed a comfort zone where only 35% of the dwellers not fit, thermal neutral temperature set at 27.97 ° C and percentage of dissatisfied of 63.49%.
Keywords: Field Research; Thermal Comfort; Climate; Questionnaires.
1 Introdução
Em função do significativo crescimento populacional apresentado pelo país e com o intuito de combater o grande déficit habitacional existente, o trabalho social desenvolvido pelo governo passou a integrar projetos de intervenção habitacional. Nesse contexto, o desenvolvimento de conjuntos habitacionais de interesse social surge como uma medida, impulsionada por fatores políticos e sociais, de combate à carência por 5,8 milhões de moradias (FJP, 2010).
Paralelo a esse fator e ao desenvolvimento de novas tecnologias construtivas e condicionadoras de ar, preocupa-se com as condições de conforto ambiental oferecidas aos usuários. Essa preocupação leva em consideração o fato da funcionalidade do organismo estar intimamente relacionada às suas exigências de conforto térmico (FROTA & SCHIFFER, 2009). O estado de Mato Grosso, em decorrência de fatores geográficos e dinâmicos, é condicionado à ocorrência de temperaturas bastante elevadas e grandes amplitudes térmicas anuais. O município de Sinop,
além de apresentar predisposição climática ao desconforto térmico defende a produção de casas em larga escala para a população de baixa renda. O escopo deste trabalho relaciona-se às edificações que são concebidas na cidade de Sinop sem que haja um estudo individual de caso que garanta as condições mínimas de conforto psicológico, fisiológico e físico exigido pelos seus usuários em relação ao ambiente em que se encontram. Também relacionado às questões de conforto, estão os quesitos de eficiência energética. O desenvolvimento de um projeto que atenda as condições térmicas exigidas pelo usuário, pode contribuir de forma significativa para o bom desempenho da edificação e para que sejam evitados desperdícios financeiros. A coleta de dados através de aparelhos de medições e pela aplicação de questionários aos usuários possibilita uma análise de condições de conforto térmico que pode atuar como diretriz construtiva municipal e, consequentemente, auxiliar no aperfeiçoamento do padrão de construção.
O objetivo deste trabalho, de um modo geral, é avaliar e definir o conforto térmico em habitações de interesse social da cidade. Com esse intuito, foram desenvolvidos os seguintes objetivos específicos: definir a porcentagem de pessoas insatisfeitas 1 Acadêmica de Engenharia Civil, Universidade do Estado de
Mato Grosso, Sinop-MT, Brasil, gotodaniela@hotmail.com
2 Doutor, Professor, Universidade do Estado de Mato
termicamente, definir a temperatura de neutralidade térmica e determinar uma zona de conforto térmico que considera valores de temperatura operativa internas admissíveis com 80% de aceitabilidade pelos usuários.
2 Revisão bibliográfica
2.1 Conforto Térmico
O conforto térmico é definido pela American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers
–ASHRAE (p.13, 2005) como “A condição da mente
que expressa satisfação com o ambiente térmico”, e relaciona-se às perspectivas térmicas dos usuários. Entre os estudiosos do assunto, Fanger é um dos principais representantes da avaliação do conforto térmico realizado de forma analítica. A forma analítica é caracterizada pela racionalidade e por considerar o ser humano como um simples receptor das sensações provocadas pelo ambiente térmico.
Os experimentos realizados por Ole Fanger, em 1970 na Dinamarca, consistiam em uma amostra de pessoas em câmaras climatizadas onde as variáveis climáticas e pessoais podiam ser controladas. A temperatura operativa é caracterizada por Lamberts (2013) como uma temperatura uniforme das superfícies de um ambiente imaginário no qual as transferências de calor por radiação sejam semelhantes às trocas em um ambiente não uniforme. Os experimentos realizados por Fanger são utilizados como referência bibliográfica até nos dias de hoje. Os métodos de estudo elaborados serviram como base para o desenvolvimento de normativas internacionais. O Voto Médio Predito – PMV (Predicted Mean Vote) e o Percentual de Pessoas Insatisfeitas – PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) são equações oriundas dessas pesquisas e que hoje auxiliam cálculos de conforto térmico.
O modelo do pesquisador, empregado na normativa ISO 7730 (2005) é dito como limitado porque caracteriza apenas ambientes onde as condições térmicas permaneçam constantes. Levando em consideração as características físicas de um indivíduo, o funcionamento de seu organismo e a resposta fisiológica do corpo humano em relação ao ambiente térmico, entram em análise as pesquisas de campo.
Humphreys (1979) foi um dos pesquisadores a experimentar a ideia em que as variáveis do ambiente e dos indivíduos não fossem controladas ou constantes, mas que considerassem a adaptabilidade do corpo ao ambiente em que se encontra. Segundo Humphreys (1979) a temperatura de conforto varia de acordo com a estação e com a temperatura que as pessoas estão acostumadas, não podendo ser considerada um valor fixo.
O modelo de pesquisa que analisa a adaptação ao meio leva em consideração fatores físicos, comportamentais e psicológicos, como por exemplo, idade, sexo, vestimenta e percepção térmica. A respeito de condições fisiológicas e do contexto ambiental, podem ser citados o funcionamento do metabolismo e as condições climáticas, respectivamente.
Nicol (2004) também é um dos defensores da metodologia adaptativa tendo proposto modificações
nas equações inicialmente definidas por Fanger (1982) que, segundo ele, tornariam o estudo mais sensível às condições de adaptabilidade das sensações térmicas humanas. O autor afirma ainda, que o estudo que leva em consideração variáveis quantificáveis (ambientais) e não quantificáveis (sensação de bem-estar) têm produzido valores que são utilizados como diretrizes em projetos de edificações com o objetivo de se obter tal conforto, seja através de meios mecânicos ou técnicas de construção.
Os autores de Dear e Bragger (2002), além de considerarem a importância dos estados físico e fisiológico do indivíduo, propuseram que a metodologia da ASHRAE fosse complementada com o Modelo Adaptativo de Conforto e Preferências Térmicas – ACS (Adaptive Comfort Standard). Essa especificação considera a adaptação psicológica experimentada em função da interação das pessoas com o ambiente, ou ainda, em detrimento de suas experiências térmicas. Acredita-se que essas individualidades interfiram nas sensações e satisfações apresentadas.
Kuchen e Fisch (2009), mais recentemente, desenvolveram um modelo de pesquisa baseado em parâmetros tanto objetivos quanto subjetivos para a definição da temperatura de neutralidade térmica e para o estabelecimento de uma zona de conforto. Esse método consiste em uma abordagem adaptativa que considera características locais, do edifício e dos ocupantes do mesmo.
A temperatura de neutralidade é traduzida pela ASHRAE (2005) como a temperatura interna de um ambiente que corresponde a um voto neutro do indivíduo sobre a escala de temperatura. Isso acontece quando o ocupante se sente satisfeito termicamente em relação ao meio em que se encontra não desejando nem mais calor, nem mais frio. Segundo Kuchen e Fisch (2009), essa metodologia contribui para a diminuição do consumo de energia, considerando a avaliação térmica dos espaços, traduzindo a realidade das mesmas e seus desempenhos ambientais.
No Brasil, o pesquisador Andreasi (2009) desenvolveu uma pesquisa específica para climas quentes e úmidos do país apresentando uma nova forma de abordagem estatística, a bioestatística, que evidencia os votos de sensação térmica dos indivíduos. Esse método avaliativo considera os votos de sensação térmica como resultados físicos, ou seja, valores exatos e mais precisos.
2.2 Normas de regulamentação
2.3 Parâmetros pessoais
As variáveis pessoais e interpessoais influentes na condição de conforto térmico relacionam-se às trocas de calor e a sensação individual do usuário.
Em relação ao funcionamento do organismo, a normativa ISO 7730 (2005) relaciona o grau de atividade à taxa metabólica (Tabela 1).
Tabela 1 – Taxa de metabolismo em função do grau de atividade
Atividade Metabolismo (W/m²) Metabolismo (Met)
Deitado, reclinado 46 0,8
Sentado, relaxado 58 1,0
Atividade sedentária 70 1,2
Atividade leve em pé 93 1,6
Atividade média em pé 116 2,0
Caminhando em nível
a 2 km/h 110 1,9
Caminhando em nível
a 3 km/h 140 2,4
Caminhando em nível
a 4 km/h 165 2,8
Caminhando em nível
a 5 km/h 200 3,4
Fonte: ISO, 1994 apud LAMBERTS et al., 2005 (adaptado)
A vestimenta utilizada pelo indivíduo relaciona-se às trocas de calor da superfície do corpo com o ambiente ao redor do usuário. Este índice está diretamente ligado ao balanço térmico sendo medido através do
“clo”, unidade de medida oriunda da língua inglesa, em que clothing quer dizer roupa, vestuário, vestimenta. A normativa ISO 7730 (2005) também referencia os valores para os trajes típicos (Tabela 2).
Tabela 2 – Grau de vestimenta
Roupa de uso diário clo m².K/W
Roupa íntima, camiseta,
bermuda, meia fina, sandália 0,30 0,050 Roupa íntima, camisa manga
curta, calça leve, meia fina,
sapato 0,50 0,080
Roupa íntima, cardigã vestido,
sapato, 0,70 0,105
Roupa íntima, camisa, calça,
meia, sapato 0,7 0,110
Roupa íntima, camisa, calça,
jaqueta, meia, sapato 1,00 0,155
Roupa íntima, blusa, saia longa,
jaqueta, sapato 1,10 0,170
Roupas íntimas com mangas longas e calça, camisa, calça,
jaqueta, suéter, meia, sapato 1,30 0,200 Roupas íntimas com mangas
curtas e calça, camisa, calça,
jaqueta, casaco, meia, sapato 1,50 0,230 Fonte: ISO, 1994 apud LAMBERTS et al., 2005 (adaptado)
2.4 Parâmetros ambientais
Os parâmetros físicos, referenciados através da Norma Internacional ISO 7726 (ISO,1998) referem-se basicamente às variáveis:
Temperatura do ar (𝑡𝑎): temperatura do ambiente ao redor do corpo humano.
Temperatura radiante média (𝑡𝑟𝑚): esse índice considera que a transferência de calor por radiação em um ambiente real não uniforme seja semelhante às trocas de calor por radiação do corpo humano. Geralmente esse índice climático é medido através do globo negro (𝑡𝑔𝑟).
Temperatura radiante plana (𝑡𝑟): traduz a radiação proveniente de uma direção e utilizada para se estabelecer a assimetria da temperatura radiante, ou seja, a diferença entre as temperaturas em duas direções opostas.
Umidade absoluta do ar (𝑝𝑎): refere-se ao vapor de água existente no ar e é utilizada para a análise das trocas por evaporação do homem e do ambiente ao seu redor.
Velocidade do ar (𝑣𝑎): semelhante à velocidade efetiva do ar no ponto analisado. Temperatura superficial (𝑡𝑠): temperatura de
uma superfície.
2.5 Votos de opinião – voto de conforto e voto de sensação térmica
O voto de conforto – CV (Comfort Vote), ou voto de sensação térmica, relaciona-se à opinião do usuário em relação ao ambiente térmico ao seu redor. Ele é estabelecido através da escala de sete pontos (Figura 1) presente na ASHRAE (2005) e refere-se ao voto do usuário, pela condição 0 (zero) representando conforto, valores negativos -3, -2, -1 em relação à sensação de frio e valores positivos +1, +2, +3 caracterizando a sensação de calor.
O voto de preferência térmica – PV (Preference Vote), por sua vez, caracteriza a preferência térmica, podendo o usuário desejar mais frio, mais calor ou sentir-se confortável. Esse valor também é determinado com base na escala sétima. Ambos os votos são colhidos por meio de questionários aplicados aos ocupantes e utilizados no estudo do PMV e, consequentemente, do PPD.
O PMV e o PPD relacionam a condição humana aos índices climáticos: temperatura do ar, temperatura radiante média, umidade relativa e velocidade do ar. O PMV refere-se ao voto médio predito ou voto de sensação de conforto térmico e é utilizado na definição do PPD, a porcentagem de pessoas insatisfeitas termicamente
Segundo a ASHRAE (2005) a relação entre o PMV e o PPD resulta no gráfico exposto abaixo, em que quando PMV for zero, PPD=5% (Figura 2)
Figura 2 – PPD em função de PMV. Fonte: ASHRAE, 2005
3 Metodologia
A proposta desta pesquisa foi coletar dados em diversas habitações de interesse social - HIS através de aparelhos de medição e da aplicação de questionários. Este método corresponde ao modelo Spot–Monitoring proposto por Kuchen e Fisch (2009) onde são realizadas medições pontuais simultâneas à aplicação de questionários aos ocupantes.
Foram realizadas 200 medições em 200 diferentes HIS locadas em quatro conjuntos habitacionais. A amostra mínima de 200 HIS foi definida para gerar uma amostra estaticamente confiável. No trabalho desenvolvido por Kuchen e Fisch (2011) para a predição de uma zona de conforto térmico em edifícios de escritório por toda a Alemanha foi adotada uma amostra de 1320 medições em 30 diferentes prédios.
Conforme citado anteriormente, foi considerada a estação climática mais crítica da região, o período seco. As medições foram realizadas durante os meses de julho, agosto e setembro e aconteceram de forma que contemplassem os três períodos do dia (Tabela 3).
Tabela 3 – Intervalo da coleta de dados
Período Intervalo de medições
Matutino 09 às 12 horas
Vespertino 12 às 15 horas
Noturno 18 às 21 horas
Fonte: Autoria própria, 2014
3.1 Objeto de estudo 3.1.1 A cidade de Sinop/MT
Sinop é um município localizado no norte do Estado de Mato Grosso distante 500 quilômetros da capital do estado, Cuiabá. A cidade localiza-se nas coordenadas 11,86°S e 55,5°W com população estimada em 123 mil habitantes (IBGE, 2015).
A respeito das condições climáticas, de acordo com o Zoneamento Socioeconômico-ecológico de Mato Grosso, Sinop enquadra-se na Unidade Climática (I) que apresenta clima equatorial continental com estação seca definida (3 a 5 meses).
A maioria do território apresenta baixas altitudes (100m a 400m), temperaturas médias anuais entre 24,3°C e 26,8°C, clima super-úmido com total
pluviométrico entre 1800mm e 2200mm e período de seca nos meses de abril a setembro.
3.1.2 Os conjuntos habitacionais
Os conjuntos estão localizados nos setores norte, sul, leste e oeste da cidade. O objetivo foi obter informações que conseguissem abranger e traduzir a realidade de uma grande parcela do município considerando as diferenças geográficas e a insolação solar de cada região. A Figura 3 mostra uma vista geral da cidade e os conjuntos habitacionais escolhidos.
Figura 3 – Vista geral do município com identificação dos residenciais estudados. Fonte: PRODEURBS, 2014
(adaptado)
O conjunto habitacional Daury Riva, situado no setor norte, foi um dos quatro residenciais escolhidos para ser estudado neste trabalho. Os dados foram levantados nas etapas I e II da totalidade do conjunto. Essas partes possuem juntas 536 HIS e são caracterizadas por atender população de baixa renda (SHPMS, 2014).
O conjunto Adriano Leitão, representante do setor oeste, possui 488 HIS de nível intermediário, caracterizado por se encontrar entre os níveis de baixa renda e associativo.
3.2 Aparelhos de medição
O aparelho utilizado para o levantamento dos índices climáticos internos foi o HD 32.1 Delta OHM, um equipamento portátil analisador de microclima e medidor de estresse térmico. Este aparelho era posicionado de forma que suas sondas ficassem a 1,10m do piso. Para as medições externas, temperatura média do ar e umidade relativa do ar, foi utilizada a estação meteorológica da marca Davis - modelo Vantage Pro2.
Para a realização da coleta de dados foi necessária uma equipe de três pessoas, sendo dois operadores de aparelhos e um aplicador de questionário. O objetivo foi garantir que as diferentes informações fossem colhidas simultaneamente para que pudessem ser alinhadas na análise dos resultados.
Foi respeitado um período de aclimatação dos aparelhos e seus respectivos sensores de 10 minutos e duração da medição de 5 minutos, sendo essa paralela à consulta de opinião. Vale ressaltar que, em alguns casos, em função do tempo percorrido no trajeto entre uma residência e outra o período de aclimatação era estendido com base na observação dos dados no logger. Quando estes apresentavam índices de estabilização, a medição era iniciada. O HD 32.1 era posicionado no primeiro cômodo encontrado ao se adentrar na residência, a sala. Para determinar essa locação levou-se em consideração que esse é um cômodo comum aos quatro residenciais e a sua localidade facilitava o processo de medição tanto para os operadores de aparelho quanto para os moradores.
A estação meteorológica foi localizada em uma área onde não houvesse muitos obstáculos que pudessem influenciar os dados colhidos, como em canteiros de avenidas, terrenos de esquina desocupados, entre outros.
3.3 Consulta de opinião
As sensações térmicas e as características pessoais dos usuários foram levantadas através da aplicação dos questionários, sendo que estes representam uma medição subjetiva. As perguntas abordavam os seguintes itens:
Fatores psicológicos: sensação e preferência térmica;
Fatores fisiológicos: grau de atividade; Fatores físicos: vestimenta.
O questionamento referente aos fatores psicológicos foi desenvolvido com base na metodologia proposta por Kuchen e Fisch (2009) sendo que o Voto de Conforto - CV (Comfort Vote) e o Voto de Preferência Térmica - PV (Preference Vote) utilizando a escala de sete pontos da ASHRAE (2005).
O grau de atividade e da vestimenta, expressos por met e clo respectivamente, foram calculados conforme anexos da ISO 7730 (ISO, 2005). As atividades e o tipo de vestuário presentes no questionário foram determinados com base nos trajes e atividades utilizados nas habitações.
A seguir pode ser observado o modelo do questionário utilizado na coleta de informações (Figura 4).
Figura 4 – Modelo do questionário utilizado na pesquisa. Fonte: Autoria Própria, 2015.
3.4 Análise dos resultados
A metodologia desta pesquisa utilizou referências bibliográficas distintas com objetivos específicos:
Determinar porcentagem de pessoas insatisfeitas – PPD.
Definir a temperatura de neutralidade. Determinar uma zona de conforto. 3.4.1 Porcentagem de pessoas insatisfeitas A análise do PPD foi elaborada com base na metodologia proposta por Andreasi (2009). A equação leva em consideração o VST e refere-se não só ao voto médio predito, mas também à temperatura média do ar externo e à umidade relativa do ar externo.
0,544) 2 (r
ext UR * 0,034 + ext t * 0,146 + 7730 ISO * 0,187 + 581 5, -= VST
PMV
(Equação 1)
O modelo acima se enquadra em ambientes ventilados naturalmente enquanto que no caso de ambientes ventilados artificialmente, têm-se:
0,313) = 2 (r
ext UR * 0,034 + ext t * 0,453 + ISO7730 PMV * 0,1533 + -15,158 = VST
(Equação 2)
Onde:
𝑃𝑀𝑉𝐼𝑆𝑆𝑂7730(1994) = Voto médio predito calculado
𝑡𝑒𝑥𝑡= Temperatura média do ar externo
Sobre as equações anteriormente explicitadas, o VMP, ou PMV, segue o roteiro de cálculo estabelecido na ISO 7730 (2005). Quanto às outras variáveis climáticas utilizadas, são passíveis de monitoramento. A sensação real do indivíduo é dada pela seguinte formulação: ] a p -W) (M-6,99 -.[5733 3 -3,05.10^ -W) -0,028).{(M + M 0,036 -e (0,303. = PMV 4 273) + cl .[(t cl .f 8 -3,96.10 -) a t -34 0,0014.M.( -) a p -.M.(5867 -5 1,7.10 -58,15] -W) -0,42.[(M -)} a t -cl .(t c .h cl -f ] 4 273) + r (t -(Equação 3) Sendo que 𝑡𝑐𝑙 é dada por:
)} a t -cl .(t c h . cl f + ] 4 273) + r (t -4 273) + cl .[(t fcl . -8 .{3,96.10 cl I 0,155. M-0,028. -25,7 = cl t
(Equação 4) Onde: maior) o (utilizar ) ar 12,1.(v = c h ou 0,25 ) a t -cl 2,38.(t = c h
(Equação 5) e, Clo 0,5 cl I para cl 0,20I + 1,00 = cl f (Equação 6) e, Clo 0,5 > cl I para cl 0,10I + 1,05 = cl f (Equação 7)
Onde as variáveis correspondem à: PMV = Voto médio estimado,
M= Taxa metabólica (W/m²),
W= Trabalho mecânico (W/m²), sendo nulo para a maioria dos casos,
𝐼𝑐𝑙= Resistência térmica das roupas (m².°C/W),
𝑓𝑐𝑙= Razão entre a área superficial do corpo vestido, pela área do corpo nú,
𝑡𝑎= Temperatura do ar (°C),
𝑝𝑎= Pressão parcial do vapor de água (Pa),
ℎ𝑐= Coeficiente de transferência de calor por convecção (W/m².°C),
𝑣𝑎𝑟= Velocidade relativa do ar (m/s),
𝑡𝑐𝑙= Temperatura superficial das roupas (°C),
𝑡𝑟= Temperatura radiante (°C).
As transformações de unidades pertinentes seguem o roteiro do Manual de Conforto Térmico de Lamberts (2011) presente no anexo C.
Esse processo de análise de insatisfeitos adotou uma hipótese principal definida por Andreasi (2009) como a opção com melhor coeficiente de determinação.
Essa hipótese definiu que a opção “confortável” na questão “de que maneira você está se sentindo nesse momento?” fosse a correspondência para a satisfação térmica. Desta forma, o PPD é dado pela Equação 8 como: 0,799) = 2 (r ) 2 VST * 0,289 -4 VST * (-0,097 e * 49,7 -100 = PPD (Equação 8)
Ao final de sua pesquisa, Kuchen (2011) estabeleceu um modelo de conforto que define um nova abordagem para o cálculo de insatisfeitos (Equação 9). Essa análise também é considerada no desenvolvimento deste trabalho para efeitos comparativos. ) 2 top) (-tn * 0,034 -4 top) (-tn * (-0,0009 93exp -100 =
PPD
(Equação 9)
3.4.2 Temperatura de neutralidade térmica
Para a definição da neutralidade térmica, dois índices principais foram relacionados: a temperatura operativa e o voto de sensação térmica. A análise desses índices foi feita através de análise de regressão simples de mínimos quadrados.
Em sua tese, Kuchen (2011) fundamentou-se em outros autores que alicerçaram o conhecimento sobre definição das condições de conforto térmico e definem que essa metodologia seja adequada para o desenvolvimento de um modelo de conforto.
Foram levadas em consideração variáveis locais, representadas através da temperatura operativa de medição (𝑡𝑜𝑝), e a opinião dos usuários, através do voto de conforto térmico.
A temperatura operativa é dada por:
m t A). (1 a t . A op
t
(Equação 10) Sendo o valor de A é dado pela Tabela 4.
Tabela 4 – A em função da velocidade do ar
A Velocidade do ar (va)
0,5 <0,2 m/s
0,6 0,2 até 0,6 m/s
0,7 0,6 até 1,0 m/s
Fonte: IS0, 1994 apud Lamberts; Xavier; Vecchi et al. (adaptado), 2013.
A temperatura radiante média (𝑡𝑟𝑚):
273 4 ) a t g (t * 4|tg ta| * 8 0,40x10 4 273) g (t rm
t
(Equação 11)
273 4 ) a t g .(t 0,6 a .v 8 2,5x10 4 273) g (t rm
t
O cálculo que determina qual das duas equações acima deve ser utilizada é o coeficiente de troca de calor por convecção do globo (ℎ𝑐𝑔). A formulação que obteve o maior resultado era a ideal:
4 D
) a t g (t * 1,4 cg h
(Equação 13)
0,4 D
0,6 v * 6,3 cg
h
(Equação 14) Onde:
D = Diâmetro do globo (cm).
3.4.3 Temperatura operativa interna admissível Em relação a temperatura operativa interna, foi feita uma comparação entre esse valor e a temperatura média do ar externo predominante, assim como fez o pesquisador Lamberts (2013). As formulações abaixo estabelecem uma faixa de temperatura operativa admissível com uma aceitabilidade de 80%.
Os valores limites de temperatura externa foram corrigidos e comparados aos valores de temperatura interna por meio de regressão linear simples. Foram encontradas duas retas que determinaram os limites máximo e mínimo de temperaturas, a zona compreendida entre elas é uma zona aceitável de temperatura operativa interna, em que as residências se enquadraram ou não.
21,3 (out) m t 0,31. sup
L
(Equação 15) 14,3
(out) m t 0,31. inf
L
(Equação 16)
Onde:
𝑡𝑚(𝑜𝑢𝑡)= Temperatura média do ar externo (°C)
Ainda segundo Lamberts (2013), quando a temperatura operativa for superior a 25°C, os limites superiores de aceitabilidade podem ser aumentados segundo os valores estabelecidos na Tabela 5.
Tabela 5 – Aumento nos limites de temperatura operativa aceitável em ambientes naturalmente condicionados
resultantes de velocidades do ar acima de 0,3m/s Velocidade do ar
0,6m/s Velocidade do ar 0,9m/s Velocidade do ar 1,2m/s
1,2°C 1,8°C 2,2°C
Fonte: IS0, 1994 apud Lamberts et al., 2013 (adaptado)
4 Análise dos resultados
4.1 Porcentagem de pessoas insatisfeitas
Uma das vertentes desta pesquisa se dispôs a calcular a porcentagem de pessoas insatisfeitas termicamente através da metodologia de Andreasi (2009) adaptada a climas quentes e úmidos. Paralelo a este método, foi utilizado também o modelo de cálculo de PPD tradicional padronizado pela ISO 7730 (2005), que neste caso mostrou uma correlação mais forte.
O PPD calculado pela metodologia de Andreasi apresentou resultados muito elevados se comparados
a metodologia da ISO 7730 (2005). Acredita-se que isso se deva ao fato da umidade relativa do ar estar muito baixa, variando entre 31% e 50% e descaracterizando o critério de clima úmido.
A Figura 5 mostra os resultados das duas metodologias adotadas relacionando o cálculo do PPD com a temperatura operativa calculada. A Figura 5 mostra que o cálculo através da IS0 7730 (2005) é mais forte. Neste ponto, torna-se interessante realizar a coleta de dados em um período mais úmido (estação chuvosa) e realizar uma comparação com os dados encontrados para a estação seca.
Figura 5 – Comparação entre a aplicação do método PPD pela ISO 7730 e PPD por Andreasi (n=154). Fonte: Autoria
Própria, 2015.
A Tabela 6 abaixo apresenta os resultados encontrados para cada um dos residenciais e também para o município em geral.
Tabela 6 – Resultados obtidos na pesquisa Residencial PPD
%
PPDvst %
Top (°C)
Sens. Tca (°C)
Pref.
Sabrina 57,45 80,39 31,74 2,12 29,07 -2,00 Adriano
Leitão 53,54 82,67 31,75 2,12 29,69 -2,00
Daury Riva 82,41 93,03 33,09 2,35 27,66 -1,94
Gente Feliz 68,26 90,69 32,46 2,23 28,75 -1,87
Município 63,49 85,58 32,15 2,19 28,90 -1,96 Fonte: Autoria Própria, 2015.
Os dados mostram que o grau de insatisfação dos moradores ultrapassa 53% em todos os quatro setores e a média encontrada para o município é de 63,49% de insatisfeitos em relação ao ambiente térmico.
Neste ponto é importante efetuar uma comparação entre a média do PDD e do PPDvst calculadas acima com o grau de insatisfeitos de Kuchen (2011) que utiliza a temperatura operativa e a temperatura de neutralidade térmica também calculadas.
Os PPDs calculados pela metodologia da ISO 7730, de Andreasi e pela proposta por Kuchen. são, respectivamente, 63,49%, 85,58% e 60,99% de insatisfeitos.
O PPD calculado por Kuchen é atualizado e completo, mas não é adaptado às condições climáticas e edificatórias locais, por isso, este trabalho optou pelo PPD calculado com base na ISO 7730 que é o
y = 0,0008e0,3502x R² = 0,85 y = 2,1147e0,1142x
R² = 0,2551
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
30,0 31,0 32,0 33,0
Por
ce
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ca
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e
(%
)
atualmente utilizado como referência para análises de condições de conforto térmico no país.
4.2 Temperatura de neutralidade térmica
A respeito dos votos de conforto dos usuários, nos quatro setores a sensação de conforto do morador superou +2, o que significa dizer que as pessoas sentem muito calor. A respeito da preferência térmica, para cada um dos quatro residenciais os usuários desejavam mais frio, sendo a média um valor intermediário entre as alternativas mais frio (-1) e um pouco mais frio (-2).
Os votos de sensação térmica e de preferência térmica apresentaram médias de +2,19 ± 0,07 e -1,96 ± 0,06, respectivamente. Quando comparados, esses valores comprovam que a temperatura interna tem sido percebida pelos usuários como “muito quente” e, por isso, eles desejam “um pouco mais de frio”. Durante a aplicação dos questionários constatou-se que os votos de opinião variavam muito de um indivíduo e outro, influenciado, muitas vezes, por questões culturais. Por isso, as escalas e os seus significados foram repetidamente esclarecidas durante o processo de entrevista para minimizar erros de interpretação.
A respeito do voto de sensação térmica enquanto alguns indivíduos consideravam a situação climática extremamente quente (+3), outros justificavam estarem acostumados com o calor excessivo durante essa época do ano e, por isso, optavam por sensação de quente (+1) ou muito quente (+2).
Com o voto de preferência térmica a escala sétima causou confusão em diversas situações, pois alguns usuários interpretavam que desejar muito mais frio (-3) representasse a preferência pelo clima rigorosamente gelado e, por isso, optavam pelas opções de mais frio (-1) ou um pouco mais frio (-2). A temperatura operativa interna das residências calculada alcançou valores altos em todos os casos, apresentando uma média geral para as habitações populares do município de 32,15°C. A Figura 6 apresenta com mais detalhes os valores encontrados.
Figura 6 – Valores de tempertura operativa (n=154). Fonte: Autoria Própria, 2015.
No eixo horizontal da Figura 6 estão apresentados, respectivamente, os residenciais Sabrina, Adriano Leitão, Daury Riva, Gente Feliz e, finalmente, o Município de Sinop. Em vermelho estão pontuados os maiores valores de temperatura encontrados para cada um dos 5 casos e em azul estão as
temperaturas mínimas. Os valores pontuados em verde representam a temperatura mediana de cada conjunto de dados e a caixa representa onde estão inseridos 50% dos valores encontrados. Nesse caso, o primeiro e terceiro quartil representam o máximo e mínimo desse intervalo de valores.
O maior desvio-padrão observado foi de ±1,13 referente ao conjunto Daury Riva. Outra constatação que pode ser feita através da Figura 6 sobre esse setor é a ocorrência de temperaturas mais elevadas do que nos outros casos. No entanto, vale ressaltar que esse conjunto não apresenta muitas árvores, vegetação rasteira, nem a existência de florestas ou riachos próximos.
A menor temperatura operativa calculada foi de 30,49°C e a máxima foi de 34,65°C. Através desse gráfico nota-se que na maioria dos casos a temperatura ultrapassou a mediana, também percebe-se que a metade dos dados percebe-se enquadra em um intervalo de temperatura relativamente alto variando entre valores de 31,26°C a 34,06°C.
Para uma melhor compreensão dos valores críticos de temperatura operativa, a Figura 7 mostra a frequência das temperaturas operativa:
Figura 7 – Frequência e frequência acumulada da temperatura operativa (n=154). Fonte: Autoria Prória, 2015.
As colunas apresentam de forma decrescente a frequência de ocorrência das temperaturas operativas descritas no eixo horizontal. As temperaturas mais encontradas são as de 32,00°C e 31,50°C, seguidas pelas temperaturas de 32,50°C e 33,00°C. Com essa informação e com base na linha de frequência acumulada pode-se perceber que 74,50% dos casos analisados se enquadram nesses perfis de temperatura.
Os dados de temperatura operativa calculados apresentaram-se positivamente assimétricos e com forte grau de assimetria (As=0,74). Parte da gaussiana mostrou-se relativamente simétrica, no entanto, há algumas classes com anormalidade, sendo elas: 34,50 a 35,0°C e 35,0 a 35,5°C. A curtose negativa de -0,13 indicou uma função de distribuição mais achatada que a normal, com um corpo mais grosso e uma cauda mais fina, ressaltando o desequilíbrio apresentado nas duas últimas classes. A comparação da temperatura operativa e do voto de sensação térmica estabeleceu a temperatura de neutralidade que pode ser visualizada na Figura 8. Era esperado que a temperatura de neutralidade térmica, estabelecida em 27,97°C ainda pudesse ser menor, visando maior conforto dos usuários. No 32,32 32,62
34,06
32,93 32,70 32,83
33,11
34,65 34,65 34,48
31,79
31,45
33,31
32,04 31,83
30,49
31,00 31,10
31,44
30,49 31,27 31,26
32,04
31,69 31,42
30 31 32 33 34 35
Sabrina Adriano Leitão
Daury Riva Gente Feliz SINOP
T
em
p
erat
u
ra
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p
erat
iv
a
(
°C
)
TEMP. OPERATIVA MAX. MEDIANA TEMP. OPERATIVA MIN.
36 34 23 21 10 10 9 7 2 1
23,5% 45,8% 60,8%
74,5% 81,0%
87,6% 93,5%
98,0%
99,3%
0% 20% 40% 60% 80% 100%
0 5 10 15 20 25 30 35 40
32 31,5 32,5 33 31 34,5 34 33,5 35 30,5
F
re
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nc
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cum
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a
da
(%
)
F
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entanto, observa-se que novamente os fatores culturais influenciam consideravelmente nesse resultado, além disso, devem ser consideradas também peculiaridades habitacionais.
Observou-se que a maioria das residências visitadas não possuía condicionamento artificial e em apenas alguns casos foram observados ventiladores de ar. Esse evento somado ao fato de que os habitantes adaptam-se às condições climáticas a que estão submetidos, justifica-se a temperatura de neutralidade relativamente maior que o esperado. Outro fator de significativa influência é a estação em que foi realizada as medições e a ausência da análise climática do período chuvoso, que possibilitaria que o intervalo de dados fosse ampliado e comparado entre estações.
Figura 8 – Temperatura de neutralidade (voto de sensação térmica x temperatura operativa) (n=154)
Tn=0,522*(VS)-14,611 (r²=0,4121). Fonte: Autoria Própria, 2015.
A temperatura de conforto também foi calculada de forma análitica, através da metodologia proposta por Lamberts (2013). Neste caso a temperatura calculada foi de 28,90°C. Ao comparar temperatura de conforto calculada analiticamente (28,90°C) e a temperatura de neutralidade térmica (27,97°C) é possível perceber claramente a importância da pesquisa de campo que considera os fatores pessoais individuais e realiza a coleta de opiniões. O valor calculado com base na aplicação de questionários resultou em uma temperatura de neutralidade 0,93°C menor, o que nas condições climáticas da região é mais aceitável. 4.3 Temperatura operativa interna admissível A zona de temperatura operativa interna aceitável determina 80% de aceitabilidade por parte dos usuários. A zona está expressa na Figura 9 mostra que apenas 35% das residências apresentaram uma temperatura interna aceitável. A maioria das habitações, 65%, estavam fora da faixa aceitável. Na Figura 9, em azul está representado o limite inferior da temperatura operativa e em vermelho o limite superior. A zona compreendida entre as duas linhas de tendência representam um intervalo de temperatura tolerável. As temperaturas de cada uma das residências analisadas estão demonstradas em ordem crescente através dos pontos em preto.
Figura 9 – Zona de temperatura operativa interna com 80% de aceitabilidade (n=154). Fonte: Autoria Própria, 2015.
5 Conclusão
Os resultados encontrados nesta pesquisa evidenciaram, em muitos aspectos, a necessidade de um estudo individual de caso para a concepção de uma edificação. Somente considerando as características culturais dos usuários, as condições climáticas locais e especificidades habitacionais da região é que será possível traduzir e atender a necessidade ambiental da habitação.
Apesar dos usuários estarem adaptados, a porcentagem de pessoas insatisfeitas termicamente demonstrou claramente como a maioria da população se sente desconfortável com as condições ambientais a que estão submetidos, em que 63,49% estão insatisfeitos.
A temperatura de neutralidade encontrada foi de 27,97°C. Esse dado mostrou que os valores verificados nas habitações através de temperatura operativa de 32,15°C, superam, em muito, o ideal. Até mesmo o valor mínimo de temperatura operativa encontrado (30,49°C) entre os 200 casos não alcançou a temperatura ideal.
Outro valor alarmante foi apresentado através da zona de conforto calculada, que demonstrou que 65% das habitações não apresentam condições de proporcionar conforto térmico aos moradores. Apenas 35% das habitações de interesse social se enquadraram entre os limites calculados de temperatura operativa interna.
Os dados calculados para a estação seca representam um degrau alcançado para a elaboração de uma diretriz construtiva que abranja todo o ano climático da região de Sinop/MT e aplicável às habitações de interesse social. Posteriormente, os dados da estação chuvosa que estão em desenvolvimento serão apresentados e permitirão uma análise completa das questões de conforto das moradias.
Entretanto, de acordo com os dados encontrados, ficou comprovada a necessidade de continuar o trabalho, verificando a aplicabilidade de variadas metodologias no objeto de estudo em questão e de se tomar medidas emergenciais para modificar os critérios de concepção habitacional.
O desempenho térmico das edificações deve ser pensado em duas diferentes vertentes. Uma, medidas a serem tomadas em novas habitações e outra, alternativas construtivas para as edificações já TN= 0,5225x(VS) - 14,611
R² = 0,4121
-3 -2 -1 0 1 2 3
30,0 30,5 31,0 31,5 32,0 32,5 33,0
V
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Temperatura operativa (°C)
y = 0,2945x + 15,331 R² = 0,4335 y = 0,2945x + 22,331
R² = 0,4335
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
30,0 31,0 32,0 33,0 34,0 35,0
T
e
mp
e
ra
tu
ra
s
li
mi
te
(
°C)
existentes. Acredita-se que essa análise possa auxiliar para que boas condições de conforto ambiental sejam oferecidas aos usuários e o retorno financeiro seja estabelecido. Para isso, seriam analisadas questões de investimento, período de retorno e impacto sobre o consumo de energia elétrica.
Agradecimento
Primeiramente deixo meu agradecimento a Deus, pois ele é a razão da minha vida e de todas as coisas debaixo do céu. Quando o mundo e as pessoas me desanimaram, Ele me ergueu e me deu infinitos motivos para seguir em frente.
Agradeço aos meus pais por alicerçarem a minha formação pessoal e profissional, e por a sustentarem com êxito todos os dias da minha caminhada acadêmica. Agradecer não basta, por isso dedico a vocês todo o amor que me move, me preenche e me transborda.
Aos meus amigos da graduação, agradeço a compreensão, o companheirismo e o incentivo. Giovani e Waniel, obrigada por suportarem minhas incessantes variações de humor, por sempre me ajudarem, seja em trabalho ou na vida, por não me deixarem desistir e, principalmente, por serem grandes exemplos de vida para mim.
Ao meu namorado, Max Brolezzi deixo registrado um pedido de desculpas e de profundo agradecimento. Me acompanhar durante o desenvolvimento da minha pesquisa exigiu incontáveis habilidades, mas eu confesso que não poderia ter sido melhor se não fosse com você. Casal que trabalha junto, cresce junto.
Ao meu orientador, professor Marlon Leão, deixo como forma de agradecimento a dedicatória desta pesquisa e convite a continuidade da mesma. O tema, o aprendizado, as dificuldades e os resultados são reflexo do nosso trabalho em conjunto e o mérito, com toda a certeza, é duplo.
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