Vinicius de Castro Silveira
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE FORMAÇÃO DO MOFO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS EM FLORIANÓPOLIS
Dissertação submetida ao Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Santa Catarina para a obtenção do Grau de mestre em Arquitetura e Urbanismo. Orientador: Prof. Dr. Fernando Simon Westphal
Florianópolis 2019
Vinicius de Castro Silveira
AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE FORMAÇÃO DO MOFO EM EDIFICAÇÕES RESIDENCIAIS EM FLORIANÓPOLIS
Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de mestre e aprovada em sua forma final pelo Programa de pós-graduação em
arquitetura e urbanismo Florianópolis/SC, 22 de maio de 2019
________________________ Prof. Fernando Simon Westphal, Dr.
Coordenador do Curso Banca Examinadora:
________________________ Prof. Fernando Simon Westphal, Dr.
Orientador
Universidade Federal de Santa Catarina - PósARQ
________________________ Prof. Saulo Güths, Dr.
Universidade Federal de Santa Catarina – PPGEC
________________________ Prof. Martin Gabriel Ordenes Mizgier, Dr. Universidade Federal de Santa Catarina – PósARQ
Este trabalho é dedicado aos meus queridos pais.
AGRADECIMENTOS
Agradeço ao professor Fernando Simon Westphal pela orientação e amizade durante esses dois anos de mestrado no PosARQ. Agradeço os conselhos e ajuda nos momentos de dificuldade.
A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela bolsa de estudos concedida durante o desenvolvimento deste trabalho.
Aos professores Martin Gabriel Ordenes Mizgier e Saulo Güths, da UFSC, por aceitarem participar da banca examinadora e pelos apontamentos na qualificação e na defesa da dissertação.
Aos amigos de infância que contribuíram na formação do meu caráter, em especial Alexandre, Eduardo e Wagner.
Aos amigos Caio, Humberto, Rennan, Thiago e Giovanny por me incentivarem a não desistir da pesquisa.
Aos amigos do Labcon pelos aprendizados diários em especial Mayna, Mônica, Natalia, Renata e Ricardo.
À minha família, pelo conforto e segurança proporcionados durante toda a minha vida.
“Basta um dia ruim para reduzir o mais são dos homens a um lunático.” (Alan Moore, 1988)
RESUMO
Existem diversos estudos, que avaliam as patologias acarretadas pelo desenvolvimento de mofo em edificações residenciais. Florianópolis, apresenta condições climáticas de umidade relativa e temperatura do ar, próximas a 80% e 20 °C, respectivamente, durante a maior parte do ano, apresentando assim, características ambientais ideais para o desenvolvimento de fungos e suas consequências. A presente dissertação avalia como à utilização de isolamento térmico, rotinas de ventilação e orientação solar, influenciam nos valores fundamentais para o desenvolvimento do mofo. O estudo foi desenvolvido por simulação computacional no software EnergyPlus 8.8. Para tal, modelou-se uma habitação de interesse social (HIS), com três possibilidades de sistema construtivo, isolamento térmico pelo lado externo ou interno das paredes externas, ou, sem presença de isolamento. Configurou-se três possibilidades de ventilação, aberturas por diferença de temperatura e fixada por horário, aberturas fixadas apenas por horário, ou trocas de ar fixadas em valores pré-determinados. Por fim adotaram-se duas possibilidades de orientação solar, fachada dos quartos para norte ou para o sul. Para avaliar como os parâmetros analisados influenciam o surgimento de fungos, avaliaram-se três modelos de análise, sendo eles; fungos de forma geral, sendo este modelo elaborado para climas frios, necessitando de uma temperatura superficial entre 20 °C e 30 °C, com uma umidade relativa do ar superior a 80%. O segundo modelo é compreendido por apenas fungos do tipo aspergillus sendo este a espécie mais comum presente em infestações residenciais, necessitando este de temperatura superficial entre 12 °C e 25 °C, com umidade relativa do ar superior a 80%. Por fim, avaliou-se a ocorrência de condensação
térmico se tornou prejudicial, para o modelo de fungos de uma forma geral. Entretanto, para os dois outros modelos a utilização de isolamento térmico minimizou a ocorrência de casos, isto quando utilizado o sistema de aberturas durante todo o dia, ou trocas fixadas. A orientação solar apresentou influência de acordo com o modelo analisado, sendo que para os fungos do tipo aspergillus e condensação superficial, quando se opta pelos quartos voltados para o sul, são contabilizados mais registros de ocorrência. Oposto ao que se constata para o modelo de fungos de forma geral, onde, os modelos com quartos voltados para o norte apresentam uma maior quantidade de registro de ocorrências. Os resultados, indicaram que a utilização de isolamento térmico, sistema de ventilação adotado e orientação solar, influenciaram diretamente nos valores fundamentais para o desenvolvimento do mofo. Variando sua influência de acordo com o modelo e sistema analisado.
Palavras-chave: Crescimento do mofo, Isolamento térmico, Ventilação natural, Orientação solar, Simulação computacional, EnergyPlus, Umidade relativa.
ABSTRACT
There are several studies that evaluate the pathologies caused by the development of mold in residential buildings. Florianopolis, presents climatic conditions of relative humidity and air temperature, close to 80% and 20 ° C, respectively, during most of the year, thus presenting ideal environmental characteristics for the development of fungi and their consequences. The present dissertation evaluates how the use of thermal insulation, ventilation routines and solar orientation, influence the fundamental values for mold development. The study was developed by computational simulation in the EnergyPlus 8.8 software. For this, a housing of social interest (HIS) was modeled, with three possibilities of constructive system, thermal insulation by the external or internal side of the external walls, or, without presence of insulation. Three possibilities of ventilation, openings by difference of temperature and fixed by schedule, openings fixed only by schedule, or exchanges of air fixed in pre-determined values have been configured. Finally, two possibilities of solar orientation were adopted, façade of the rooms to the north or to the south. In order to evaluate how the analyzed parameters influenced the appearance of fungi, three models of analysis were evaluated; This model is designed for cold climates, requiring a surface temperature between 20 ° C and 30 ° C, with a relative humidity of more than 80%. The second model is comprised of only aspergillus fungi, which is the most common species present in residential infestations, requiring a surface temperature between 12 ° C and 25 ° C, with relative humidity of more than 80%. Finally, the occurrence of surface condensation was evaluated. As a result, it was obtained that the use of thermal insulation has become
models the use of thermal insulation minimized the occurrence of cases, when using the system of openings throughout the day, or fixed exchanges. The solar orientation showed influence according to the analyzed model, and for the aspergillus type fungi and superficial condensation, when one opts for the rooms facing south, more records of occurrence are recorded. Opposite what is observed for the model of fungi in general, where, the models with rooms facing north present a greater amount of record of occurrences. The results indicated that the use of thermal insulation, adopted ventilation system and solar orientation, directly influenced the fundamental values for mold development. Varying their influence according to the model and system analyzed.
Keywords: Mold Growth, Thermal insulation, Natural ventilation, Solar orientation, Computer simulation, EnergyPlus, Relative humidity.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Zoneamento bioclimático brasileiro segundo a NBR 15220
(ABNT, 2005). ... 74
Figura 2 - Fluxograma do método. ... 81
Figura 3 – Rosa dos ventos para a cidade de Florianópolis... 85
Figura 4 - Planta baixa e croqui com representação das zonas térmicas. ... 86
Figura 5 - Configuração das paredes externas: caso base (sem isolamento). Unidades: cm. ... 92
Figura 6 – Fluxograma dos parâmetros variáveis... 96
Figura 7 - Configuração das paredes externas: com isolamento externo (A) e isolamento interno (B). Unidades: cm. ... 98
Figura 8 – Detalhe da ocorrência de condensação superficial ... 99
Figura 9 – Exemplo de contabilização de período de ocorrência. ... 101
Figura 10 - Fluxograma das análises e resultados. ... 103
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Variação da temperatura interna de acordo com o número de
trocas de ar por hora obtidos no estudo de (LEE et al., 2018)... 49
Gráfico 2 - Variação da umidade relativa do ar de acordo com o número de trocas de ar por hora obtidos no estudo de (LEE et al., 2018). ... 50
Gráfico 3 - Variação do número de microrganismos presentes no ar de acordo com o número de trocas de ar por hora obtidos no estudo de (LEE et al., 2018). ... 50
Gráfico 4 - Temperatura e Umidade Relativa: Florianópolis. ... 83
Gráfico 5 - Incidência de radiação solar em Florianópolis: mensal. ... 84
Gráfico 6 - Padrão de ocupação do dormitório(%). ... 88
Gráfico 7 - Padrão de ocupação da sala(%)... 88
Gráfico 8 - Padrão de uso da iluminação dos dormitórios (%). ... 88
Gráfico 9 - Padrão de uso da iluminação da sala (%). ... 89
Gráfico 10 - Schedule de aberturas período diurno. ... 90
Gráfico 11 - Schedule de aberturas período noturno. ... 90
Gráfico 12 - Schedule de aberturas para o dia inteiro. ... 91
Gráfico 13 - Ventilação durante as estações do ano para quartos voltados ao norte, ventilação diurna por horário e temperatura. ... 105
Gráfico 14 - Ventilação durante as estações do ano para quartos voltados ao sul, ventilação diurna por horário e temperatura. ... 106
Gráfico 15 - Ventilação durante as estações do ano para quartos voltados ao norte, ventilação noturna por horário e temperatura. ... 107
Gráfico 16 - Ventilação durante as estações do ano para quartos voltados ao sul, ventilação noturna por horário e temperatura. ... 108
norte, ventilação 24 horas por horário e temperatura. ... 109 Gráfico 18 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao sul, ventilação 24 horas por horário e temperatura. ... 109 Gráfico 19 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao norte, abertura fixada durante o dia... 111 Gráfico 20 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao sul, abertura fixada durante o dia. ... 112 Gráfico 21 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao norte, abertura fixada durante a noite. ... 113 Gráfico 22 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao sul, abertura fixada durante a noite. ... 113 Gráfico 23 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao norte, aberturas fixadas durante o dia todo. ... 114 Gráfico 24 - Ventilação durante as estações do ano, quartos voltados ao sul, aberturas fixadas durante o dia todo. ... 115 Gráfico 25 – Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no meio externo... 118 Gráfico 26 - Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no meio externo multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). ... 118 Gráfico 27 – Satisfação das condições para formação do mofo para os valores de Grant et al. (1989). Quartos voltados para o norte com aberturas por diferença de temperatura e horário. ... 120 Gráfico 28 – Satisfação das condições para formação do mofo para os valores de Grant et al. (1989). Quartos voltados para o sul com aberturas por diferença de temperatura e horário. ... 121
Gráfico 29 – Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no ambiente interno multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). Quartos voltados para o norte, abertura por diferença de temperatura. ... 123 Gráfico 30 – Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no ambiente interno multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). Quartos voltados para o sul, abertura por diferença de temperatura. ... 124 Gráfico 31 – Satisfação das condições para formação do mofo para os valores de Grant et al. (1989). Quartos voltados para o norte com aberturas fixada por horário. ... 126 Gráfico 32 – Satisfação das condições para formação do mofo para os valores de Grant et al. (1989). Quartos voltados para o sul com aberturas fixada por horário. ... 127 Gráfico 33 – Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no ambiente interno multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). Quartos voltados para o norte, abertura fixadas por horário. ... 128 Gráfico 34 - Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no ambiente interno multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). Quartos voltados para o sul, abertura fixadas por horário. ... 129 Gráfico 35 – Satisfação das condições para formação do mofo para os valores de Grant et al. (1989). Quartos voltados para o norte com ventilação constante. ... 130
valores de Grant et al. (1989). Quartos voltados para o sul com ventilação constante. ... 131 Gráfico 37 - Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no ambiente interno multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). Quartos voltados para o norte, ventilação constante. ... 132 Gráfico 38 - Satisfação das condições ideais para a formação do mofo no ambiente interno multiplicando os valores pela equação IEOM com os valores de Gertis, Erhorn e Reiss (1999). Quartos voltados para o sul, ventilação constante. ... 133 Gráfico 39 – Satisfação das condições de formação do mofo para condensação superficial. Quartos voltados para o norte com aberturas por diferença de temperatura e horário. ... 140 Gráfico 40 - Satisfação das condições de formação do mofo para condensação superficial. Quartos voltados para o sul com aberturas por diferença de temperatura e horário. ... 141 Gráfico 41 - Satisfação das condições de formação do mofo para condensação superficial. Quartos voltados para o norte com aberturas fixada por horário. ... 142 Gráfico 42 - Satisfação das condições de formação do mofo para condensação superficial. Quartos voltados para o sul com aberturas fixada por horário. ... 143 Gráfico 43 – Satisfação das condições de formação do mofo para condensação superficial. Quartos voltados para o norte com ventilação constante. ... 144
Gráfico 44 – Satisfação das condições de formação do mofo para condensação superficial. Quartos voltados para o sul com ventilação constante. ... 145
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Fatores decisivos que influenciam o surgimento e proliferação
dos fungos. ... 61
Quadro 2 - Diretrizes construtivas para zona bioclimática 3... 75
Quadro 3 – Descrição dos elementos construtivos ... 94
Quadro 4 - Fator de intensidade. ... 102
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Tipos de vedações externas para cada zona bioclimática brasileira de acordo com a NBR 15220. ... 76 Tabela 2 - Incidência de radiação solar em Florianópolis: total anual. . 84 Tabela 3 - Densidade de potência instalada em iluminação, cargas internas de equipamentos e taxas metabólicas para cada atividade adotada para dormitórios e sala. ... 87 Tabela 4 - Propriedades térmicas e ópticas do vidro. ... 93 Tabela 5 - Propriedades físicas dos materiais construtivos. ... 95
ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASHRAE - American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers, Inc.
EPW - EnergyPlus Weather File HIS - Habitação de Interesse Social
INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia LABEEE - Laboratório de Eficiência Energética em Edificações NBR - Norma Técnica Brasileira
PCM - phase change material
RTQ-R - Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Residenciais
WuFi - Wärme Und Feuchte Instationär “calor e fluxo transiente de umidade”
LISTA DE SÍMBOLOS
λ = Condutividade térmica; R = Resistência térmica; c = Calor especifico; ρ= Densidade do material
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 31 1.1 JUSTIFICATIVA ... 31 1.2 OBJETIVOS ... 36 1.2.1 Objetivo geral ... 36 1.2.2 Objetivos específicos ... 37 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO ... 37 2 REFERENCIAL TEÓRICO ... 39 2.1 CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DO MOFO ... 39 2.1.1 Umidade relativa do ar ... 41
2.1.2 Temperatura ... 46
2.1.3 Ventilação ... 48
2.1.4 Orientação solar ... 52
2.1.5 Isolamento térmico em edificações ... 54
2.1.6 Condensação superficial ... 57
2.2 DESENVOLVIMENTO DO MOFO ... 59 2.2.1 Atividade aquosa (Wa) ... 64
2.2.2 Métodos para atenuação do desenvolvimento do mofo ... 68
2.3 NORMAS RELACIONADAS AO DESEMPENHO TÉRMICO E CONFORTO TÉRMICO DA EDIFICAÇÃO... 70
economia de energia em edifícios - requisitos mínimos para isolamento térmico ... 70
2.3.2 DIN 4108-3 - Isolamento térmico e economia de energia em edifícios - proteção contra umidade relacionada ao clima, requisitos, métodos de cálculo e instruções para planejamento e execução ... 72
2.3.3 DIN 13788 - Planejamento e execução de conexões de janelas - Características térmicas ... 73
2.3.4 NBR 15220 - Norma de Desempenho Térmico de Edificações ... 74
2.3.5 NBR 15575 - Norma de Desempenho de Edificações Residenciais ... 76 2.4 SÍNTESE BIBLIOGRÁFICA ... 79 3 METODOLOGIA ... 81 3.1 CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA ... 82 3.2 DADOS DE ENTRADA ... 85 3.2.1 Geometria ... 85
3.2.2 Ganhos Internos e Padrões de Uso ... 87
3.2.3 Padrões de ventilação ... 89
3.2.4 Sistema construtivo ... 91
3.3 ESPECIFICAÇÃO DOS PARÂMETROS VARIÁVEIS ... 96 3.4 MÉTODO DE ANÁLISE DOS DADOS ... 98 4 RESULTADOS ... 103 4.1 ANÁLISE DAS TROCAS DE AR ... 104
4.1.1 Aberturas realizadas em função da temperatura e horário ... 104
4.1.2 Aberturas realizadas sem controle por temperatura ... 110
4.2 AVALIAÇÃO DA SATISFAÇÃO DAS CONDIÇÕES IDEAIS PARA O SURGIMENTO DE MOFO NO MEIO EXTERNO ANALISANDO OS MODELOS DE SEDLBAUER (2001) E GRANT ET AL. (1989) ... 116
4.3 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES INTERNAS PARA O
DESENVOLVIMENTO DO MOFO POR UMIDADE E
TEMPERATURA PARA OS PARÂMETROS PROPOSTOS
SEGUNDO MODELO DE GRANT ET AL. (1989) ... 119 4.3.1 Análise por aberturas com trocas por diferença de temperatura ... 119
4.3.2 Análise por aberturas fixadas por horário ... 125
4.3.3 Análise de trocas de ar por ventilação constante ... 129
4.4 ANÁLISE DAS CONDIÇÕES INTERNAS PARA O
DESENVOLVIMENTO DO MOFO POR UMIDADE E
TEMPERATURA PARA OS PARÂMETROS PROPOSTOS
SEGUNDO MODELO DE SEDLBAUER (2001) ... 133 4.4.1 Análise com ventilação controlada por diferença de temperatura ... 134
4.4.2 Análise por aberturas fixadas por horário ... 136
4.4.3 Análise de trocas de ar por ventilação constante ... 137
4.5 ANÁLISE DA OCORRENCIA DE CONDENSAÇÃO
temperatura ... 138
4.5.2 Análise por aberturas fixadas por horário ... 141
4.5.3 Análise de trocas de ar por ventilação constante ... 144
4.6 RESUMO DOS RESULTADOS ... 146 5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 147 5.1 CONCLUSÕES ... 147 5.2 LIMITAÇÕES DA PESQUISA ... 150 5.3 PERSPECTIVAS E RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ... 151 RERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 153 APÊNDICE A – REPRESENTAÇÃO DAS CONDIÇÕES HORARIAS PARA O MODELO DE SEDLBAUER (2001). PARA OS PERÍODOS E CONDIÇÕES DE ABERTURA DETERMINADOS, E TROCAS DE AR FIXADA... 171 APÊNDICE B – REPRESENTAÇÃO DAS CONDIÇÕES PARA O MODELO DE SEDLBAUER (2001), UTILIZANDO A EQUAÇÃO IEOM. PARA OS PERÍODOS E CONDIÇÕES DE ABERTURA DETERMINADOS, E TROCAS DE AR FIXADA... 175
1 INTRODUÇÃO
1.1 JUSTIFICATIVA
Dentre as diversas patologias existentes na construção civil, a ocorrência de mofo é um grande propulsor, tanto para danos internos à estrutura, quanto a patologias aparentes. Além de problemas estruturais apresentados por Sbartaï et al. (2006), é detectado, em decorrência da umidade interna, o surgimento de bolores (estágio inicial do mofo) nas superfícies.
Mofos são classificados como parte do reino fungi. Por sua vez, fungos são organismos que não produzem carbono por meio da fotossíntese, mas o obtém por intermédio de compostos orgânicos (ou seja, heterotróficos). Fungos absorvem sua fonte de alimento ao invés de ingeri-lo, o que os diferencia do reino animal. Estima-se que existam milhões de espécies de fungos, mas apenas uma fração deles foi identificada e catalogada. (ARMSTRONG; LIAW, 2002).
Guerrero e Silveira (2003) diferenciam bolores de mofos por sua agressividade e pela área que possuem. Sendo bolor definido como o primeiro estágio de infestação, gerando apenas presença superficial do fungo, ou seja, sem grandes danos e sendo classificado pelos autores como tendo um aspecto algodonoso. Já o mofo é definido como sendo o segundo estágio de infecção, sendo ele classificado como avançado, onde
os autores atribuem a corrosão do material ao qual o mesmo está fixado, sendo está a fase a de maior dificuldade de combate.
O crescimento de mofo em superfícies internas não é um problema exclusivo decorrente das falhas na execução ou impermeabilização da edificação. Fatores climáticos como umidade relativa do ar, temperatura do ar interno e condensação superficial, são elementos que podem ocasionar o aparecimento de bolores. De acordo com Grala, Vaupel e Rolf-Michael (2008), a combinação climática com invernos de baixas temperaturas, aliados a alta umidade relativa do ar juntamente, com a elevação da temperatura do ar próxima às faces internas das paredes, geram um meio favorável ao surgimento de condensação superficial, além de favorecer o desenvolvimento do mofo. Outro ponto abordado por Grala, Vaupel e Rolf-Michael (2008) é que o aquecimento interno da edificação está diretamente relacionado aos materiais e composições construtivas aplicadas. Por exemplo, construções que utilizam inércia térmica ou isolamento com o objetivo de minimizar a variação de temperatura interna também dificultam a transferência de calor em momentos de elevada geração de carga interna.
Valtonen (2017) afirma que dentre os principais problemas de saúde causados por mofos, podem ser destacadas as doenças respiratórias. Foi constatado que a exposição por tempo prolongando ao mofo pode causar irritações ao sistema respiratório e na visão. Em quadros mais graves, pode ocasionar sinusite, bronquite, manifestações neurológicas, tais como dores de cabeça, náuseas e fadiga. Pode ocasionar ainda sintomas reumáticos que se assemelham às dores causadas pela fibromialgia (EMPTING, 2009). Os sintomas neurológicos podem resultar em dores ou dormência nas pernas e braços. Já a constante
exposição ao mofo pode ocasionar o desenvolvimento de sintomas de asma, dificuldade de respirar ou sensação de ardor no sistema respiratório, além de tosses constantes.
Gertis, Erhorn e Reiss (1999) e Sedlbauer (2001) demonstraram quais são as condições ideais que favorecem o crescimento do mofo: umidade relativa do ar acima de 80% com temperaturas superficiais superiores a 20ºC, sendo estas as condições mínimas para o surgimento de espécies de bolor de um modo geral (sem diferenciar as espécies). Entretanto, outros autores (BATISTA; MATOSKI, 2017; GUERRA et al., 2012) citam as condições ideais para o crescimento de fungos e bolores como sendo umidade relativa do ar superior a 65%, para ambientes com ventilação precária e temperaturas superficiais variando entre 20ºC e 30ºC. Porém, além de umidade e temperatura, existem outros fatores que influenciam no crescimento de mofo. Como facilitadores do surgimento de bolores, cita-se a presença de condensação superficial. No aspecto de proliferação pode ser destacada a qualidade do ar dos ambientes internos, além de nutrientes, que são fundamentais para o seu crescimento e desenvolvimento.
“Pesquisas sobre a nutrição de fungos em materiais de construção apontam que o teor de sais e a umidade presentes na argamassa podem influenciar no crescimento de fungos” (YU; KIM, 2010, p. 2).
Os fungos conseguem absorver nutrientes presentes nos materiais de construção. Os principais nutrientes são os hidrocarbonetos derivados do petróleo que podem estar aderidos no concreto, argamassa e em outros materiais. (SHIRAKAWA et al., 2003).
Dentre as espécies de mofo pode-se destacar fungos da família aspergillus que como sendo a espécie de fungo mais comum encontrada (BATISTA; MATOSKI, 2017; GERTIS; ERHORN; REISS, 1999; GRANT et al., 1989; SEDLBAUER, 2001). Cerca de 28% das espécies de mofos presentes nas residências são da família aspergillus, onde, diferentemente dos valores apontados por Gertis, Erhorn e Reiss (1999) e Sedlbauer (2001), apresentam seu pico de desenvolvimento a uma temperatura superficial menor, sendo ela entre 12 ºC até 25 ºC, para uma umidade relativa do ar interno superior a 80%. (GRANT et al., 1989)
Dentre outros fatores que influenciam no surgimento de bolores, é possível destacar:
a) Localização da residência (clima local);
b) Orientação solar, devido ao fator aquecimento superficial e variação da umidade relativa do ar interno;
c) Sistema construtivo, principalmente pelo fator isolamento térmico, que dificulta o envelope de ganhar ou liberar calor;
d) Maior estanqueidade, visando garantir uma menor amplitude térmica;
e) Geração de umidade por meio de atividades metabólicas, cozimento de alimentos, ou ações cotidianas dos usuários;
f) Presença de umidade por infiltração ou capilaridade.
Para a cidade de Florianópolis são observados inúmeros casos de formação de esporos de mofo, principalmente nos meses de inverno. Isto
decorre da grande amplitude térmica característica dos climas subtropicais, além da predominante elevada taxa umidade relativa presente no ar que, como citado por Sedlbauer (2001), Gertis, Erhorn e Reiss (1999) e Grant et al.(1989), são fatores fundamentais para o surgimento e desenvolvimento de mofo em edificações.
Em 2005, surgiram as primeiras normas de avaliação do desempenho térmico no país. A primeira foi a NBR 15220 (ABNT, 2005), a qual avalia o desempenho térmico de edificações de interesse social. Nesta mesma norma, encontra-se o zoneamento bioclimático brasileiro, o qual estabelece diretrizes e estratégias bioclimáticas para as oito zonas do país. Em seguida, em 2008 foi publicada a primeira versão da NBR 15575 (ABNT, 2013), que avalia o desempenho de edificações residenciais e define 13 aspectos a serem considerados durante a análise do edifício residencial. Essa norma foi atualizada em 2013 quando efetivamente passou a vigorar.
Um dado importante sobre a normatização brasileira é que a NBR 15575 (ABNT, 2013) trata das condições mínimas para que uma habitação se torne utilizável. Já a NBR 15220 (ABNT, 2005) tem por finalidade dividir o território brasileiro em oito zonas bioclimaticas, sugerindo estratégias de resfriamento passivo para cada uma dessas zonas. Entretanto, tanto a NBR 15575 (ABNT, 2013) como a NBR 15220 (ABNT, 2005) não abordam em suas diretrizes as condições de umidade relativa do ar interno, condensação superficial e utilização de isolamento térmico nas paredes. Apenas isolamento térmico na cobertura é sugerido o uso em algumas situações, oposto ao que se observa nas normas alemãs DIN 4108-2 (2011) e DIN 4108-3 (2013), que fortemente abordam os temas isolamento térmico, condensação superficial e umidade relativa no
ambiente interno. Pelo fato do clima alemão apresentar invernos mais rigorosos que o brasileiro, as normas vigentes citam métodos para quantificar e reduzir pontos de risco de ocorrência destes fatores. Tendo em vista que o desenvolvimento de fungos necessita de condições especiais de umidade como citado por Sedlbauer (2001), logo, esta lacuna na NBR 15575 (ABNT, 2013) e na NBR 15220 (ABNT, 2005) possibilitam o surgimento de esporos de mofo, tornando-as ineficientes neste quesito.
A NBR 15575 (ABNT, 2013) sugere a utilização de simulação computacional como método para avaliar o desempenho térmico de edificações, sendo recomendado a utilização do programa EnergyPlus desenvolvido pelo departamento de energia dos Estados Unidos, validado pela ASHRAE Standard 140 (2017). Entretanto, o método de simulação computacional pode não representar totalmente a realidade, uma vez que os dados de entradas são inseridos manualmente pelo usuário sendo assim necessário um conhecimento prévio sobre propriedades dos materiais, buscando valores mais próximos a realidade. Uma segunda recomendação para o método de simulação computacional é o monitoramento e a calibração de um modelo de referência. (BARBOSA, 2017).
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Objetivo geral
Esta pesquisa tem como objetivo geral propor uma metodologia que permita utilizar os dados de saída do software EnergPyus para avaliar, a influência de rotinas de ventilação natural, orientação solar e uso de
isolamento térmico nas condições ambientais internas, que favorecem o surgimento de mofo em residências unifamiliares localizadas em Florianópolis por simulação computacional.
1.2.2 Objetivos específicos
Para alcançar o objetivo geral desta pesquisa, foram elencados os seguintes objetivos específicos:
a) Identificar as condições ambientais que favorecem o surgimento e proliferação de mofo em edificações localizadas em Florianópolis;
b) Estabelecer as características de projeto que, quando alteradas, geram influência no surgimento de bolores;
c) Quantificar por meio de simulação computacional, como as condições de surgimento do mofo são afetadas por parâmetros de projeto, variando-se o sistema construtivo entre utilização ou não de isolamento térmico nas paredes externas, juntamente com a orientação solar e períodos com possibilidade de trocas de ar.
1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO
A dissertação se estrutura em 5 (cinco) capítulos. O primeiro capítulo aborda a justificativa para o tema do trabalho, a descrição dos objetivos e a estrutura da dissertação.
No segundo capítulo é realizada a revisão bibliográfica onde são abordados os temas que tratam dos fatores que influenciam no surgimento
e desenvolvimento do mofo em edificações residenciais, além da abordagem sobre as normas e regulamentações brasileiras comparando-as com a norma alemã, quanto a utilização de isolamento e cuidados para evitar condições que favorecem o surgimento do mofo. Trata-se de um capítulo essencial, pois serve de base para a elaboração do método de simulação, permitindo a determinação das variáveis que serão analisadas, além dos dados de saídas que irão ser solicitados ao software.
No terceiro capítulo, apresenta-se a metodologia da pesquisa com a definição da localidade (onde serão realizadas as simulações), definição do Caso Base (modelo a ser testado), parâmetros construtivos e de entrada para simulação computacional e a apresentação da sistemática das avaliações realizadas.
No quarto capítulo são apresentados os resultados das simulações e verificados os impactos quanto ao surgimento do mofo em edificações residenciais e qual característica projetual apresenta maior influência no surgimento do mofo.
No quinto capítulo são apresentadas as conclusões do estudo, as limitações do trabalho e as sugestões para trabalhos futuros.
No APÊNDICE A e APÊNDICE B, são Apresentados os valores obtidos para o modelo de Sedbauer (2001), uma vez que seus resultados não apresentam grande relevância para o clima da cidade de Florianópolis, optou-se por apresentar os resultados de forma resumida.
2 REFERENCIAL TEÓRICO
Este capítulo apresenta uma revisão de literatura sobre os principais conceitos e estudos que norteiam o trabalho. Inicialmente, trazem-se os parâmetros que influenciam o surgimento de bolores em superfícies de edificações e os estudos realizados com esse tema específico. Posteriormente, apresentam-se as normas diretamente ligadas ao tema da pesquisa e que contribuíram para a obtenção de dados.
Por fim, expõem-se conceitos sobre mofo e seus parâmetros de crescimento, destacando-se as pesquisas que aplicam os conceitos com o objetivo de verificar as qualidades e limitações de cada teoria.
2.1 CONDIÇÕES NECESSÁRIAS PARA A FORMAÇÃO DO MOFO
Gertis, Erhorn e Reiss (1999), posteriormente complementado por Sedlbauer (2001), defendem que umidade relativa do ar interno, temperatura das superfícies internas e ventilação interna são os fatores fundamentais para o surgimento e crescimento de bolores. Entretanto, tais variáveis podem ser manipuladas quando se altera o sistema construtivo, como exemplo, com a utilização de isolamento térmico interno ou externo, com o intuito de proporcionar um maior atraso térmico (YUAN et al., 2017). Outra forma de modificar os parâmetros fundamentais propostos pelos pesquisadores, é por meio da orientação solar da residência, onde, uma insolação favorável pode proporcionar maiores ganhos de calor e, consequentemente, temperaturas superficiais mais elevadas (YANG; LI; YANG, 2012).
Além do parâmetros de umidade e temperatura internas, existem outros fatores que influenciam no surgimento de bolores, como os citados por D’orazio et al. (2014) e Udawattha et al. (2018), sendo eles: rugosidade superficial, capacidade de absorção de líquido do material, ação capilar, fluxo de umidade através dos materiais, pH da superfície de exposição, presença de sais e polímeros na superfície.
Para o desenvolvimento de fungos em residências é necessário a presença de índices ideais de pH. Setyono e Suratman (2012) citam que a maioria das espécies de fungos se desenvolvem melhor onde as superfícies apresentem pH alcalino.
Udawattha et al. (2018) compararam como se apresentou o desenvolvimento de algumas espécies de fungo em diversos materiais com diferentes índices de porosidade, variando as taxas de material orgânico. O estudo foi realizado em um ambiente com umidade relativa e temperatura controlada nas condições ideais para o desenvolvimento das espécies de fungo analisadas. Os autores concluíram que climas tropicais são ideais para formação de mofo, e afirmaram que o crescimento dos fungos não está unicamente relacionado a porosidade do material, mas também, sofre influência direta da quantidade de material orgânico e da quantidade de água disponível para desenvolvimento.
Além das condições propostas por Gertis, Erhorn e Reiss (1999) e Sedlbauer (2001), diversos autores (ALMEIDA; BARREIRA, 2017; AN; YAMAMOTO, 2016; KLICH RAAHOLDT; ALGAARD, 2017; NIK; SASIC KALAGASIDIS; KJELLSTRÖM, 2012) demonstraram que a ocorrência de condensação superficial proporciona um ambiente favorável para o surgimento de bolores, uma vez que a condensação superficial gera uma umidade superficial elevada, que aliada a uma
temperatura ideal acarreta em um ambiente propício para o desenvolvimento do mofo.
2.1.1 Umidade relativa do ar
Ramos (2007) cita que a variação da umidade relativa do ar interior de edificações depende de tais fatores:
a) Taxa metabólica dos ocupantes; b) Dimensões do ambiente; c) Incidência de radiação solar; d) Ventilação;
e) Umidade absoluta do ar exterior; f) Trocas de vapor pela envoltória; g) Geração de vapor.
Martínez-Ibernón et al. (2016) estudaram a utilização de simulação computacional por meio do software TRNSYS a fim de validar dados de umidade relativa do ar interno para uma residência localizada em Valência, na Espanha. Os autores concluíram que, os valores de umidade relativa do ar e temperatura interna se assemelham aos padrões anuais registrados na edificação. Logo, os resultados obtidos por meio de simulação podem ser considerados fidedignos à realidade da localidade.
You et al. (2017) conduziram pesquisas por simulação computacional no software ANSYS FLUENT sobre análise de
temperatura interna e umidade relativa do ar para prédios residenciais, localizados em climas com umidade elevada ao longo de um ano. Os autores concluíram que os modelos simulados, apresentam boa convergência com os resultados monitorados. Ainda assim é possível observar uma ligeira inferioridade nos resultados reais em relação aos simulados, o que o autor atribuiu “à simplificação do invólucro impermeável e ao mobiliário sem armazenamento térmico na simulação”. Rode et al. (2007) buscaram uma maneira de controlar a amplitude de umidade relativa do ar interno de edificações por meio da utilização de amortecimento térmico. Foi admitido que materiais com boa absorção e adsorção de umidade podem fornecer a possibilidade de controlar a umidade interna em um espaço no qual o transporte de umidade é regido pela infiltração de ar, penetração de água da chuva ou pelos ocupantes.
Gaspar e Brito (2008) estudaram como fatores externos influenciam em patologias nas edificações. Os autores destacaram que a desagregação, provocada por umidade ou água, além de gerar danos estruturais, também são fatores fundamentais para o surgimento de oxidação, eflorescência e mofo.
Anand et al. (2003) explanaram sobre como a umidade atua em diferentes tipos de alvenaria não convencional. Como resultado, concluíram que paredes construídas no sistema de alvenaria oca apresentam melhor desempenho em relação à absorção de umidade do que paredes de alvenaria maciça. Outro ponto destacado pelos autores é que a utilização de reboco em ambos os lados da alvenaria suaviza os danos causados pela umidade externa.
Park et al.(2019) analisaram sobre como a adição de material com mudança de fase (PCM) e materiais porosos influenciam o desempenho
higrotérmico de placas de gesso. Os estudos foram realizados por simulação computacional no software WuFi 5.3 para o clima da Coréia do Sul. Os autores concluíram que a adição de PCM tornou o material mais suscetível a absorção de água quando comparado a placa de gesso tradicional, elevando a chance de crescimento de mofo de valores que variavam de 2,3% até 9,2% de acordo com o PCM escolhido.
Bastien e Winther-Gaasvig (2018) analisaram, por meio de simulação no software WuFi, como cada um dos quatro mecanismos de transferência de umidade influenciavam no desempenho higrotérmico de uma construção higroscópica e permeável localizada em Holbæk, na Dinamarca, sendo os quatro mecanismos de transferência: fluxo de líquido, sucção capilar, movimento do ar e difusão do vapor. Os autores concluíram que a adição de barreiras de vapor apresentava significativa redução na possibilidade do surgimento de espécies de mofo. Outro ponto destacado foi a utilização de reboco e cal como barreira com o intuito de dificultar a infiltração de água por capilaridade, onde sua utilização reduziu em 53% os níveis de infiltração por capilaridade, quando comparados ao caso que apenas utilizou argamassa em sua constituição.
D’orazio et al. (2014) compararam como a rugosidade de diferentes materiais de construção se portavam quanto ao surgimento de mofo. Os autores compararam como amostras de gesso com isolamento pelo lado externo e blocos de argila desenvolviam fungos. Como resultado os autores constataram que os blocos de argila foram mais rapidamente cobertos por fungos, isto devido a maior presença de água na superfície do bloco de argila, que segundo os autores proporcionou uma maior quantidade de nutrientes para o desenvolvimento dos fungos, acelerando assim seu desenvolvimento.
Tran et al. (2014) compararam como placas de pasta de cimento com diferentes rugosidades influenciavam no desenvolvimento de fungos por meio da ação da porosidade, rugosidade e carbonatação. Os autores realizaram estudos com 12 placas de pasta de cimento com diferentes proporções de adição cal em um ambiente controlado. As placas foram expostas a condições ideais para o desenvolvimento de fungos durante um período de 18 meses. Os autores concluíram que a porosidade do material apresentou pouca significância, entretanto, salientaram a necessidade de estudos mais aprofundados. Tratando-se da rugosidade e carbonatação, os autores afirmaram que ambos os fatores geram grande influência no desenvolvimento do mofo, uma vez que um material mais áspero apresenta melhor fixação de umidade e material orgânico. Já as amostras com presença de cal também apresentaram aceleração no desenvolvimento de fungos, pois o ambiente com menor pH facilita a fixação de crescimento de micélios.
Além dos fatores climáticos, existem fontes alternativas que possibilitam a elevação ou redução da umidade relativa do ar interno. Dentre essas fontes geradores de umidade pode ser destacado: cozimento de alimentos, taxa metabólica dos ocupantes, vapores advindos de chuveiros ou fontes aquecidas de água, infiltrações e fluxo de umidade.
Grala, Vaupel e Rolf-Michael (2008) analisaram como o cozimento de alimentos e a presença de usuários afetam a umidade relativa de uma cozinha e um dormitório, os autores analisaram por simulação computacional realizada em um software não informado para a cidade de Porto Alegre, como as trocas de ar reduzem a umidade relativa dos ambientes. Os autores concluíram que em relação ao dormitório, a cozinha apresentava taxas de umidade 21% maior para um ambiente com
0,5 trocas de ar por hora, isto devido a maior presença de vapor de água oriunda do cozimento de alimentos.
Almeida e Barreira (2017) e An e Yamamoto (2016) realizaram estudos sobre a influência de vapor de água no surgimento do mofo e na elevação da umidade do ambiente. Foram analisados um complexo esportivo e uma residência. Ambos apresentaram o mesmo resultado, onde a presença de água oriunda de vapor ou infiltrações, devido à má vedação dos ambientes, gera a possibilidade da elevação da umidade interna do ambiente, criando condições para o surgimento de espécies de mofo.
Ferrari e Riva (2019) analisaram, por meio do software WuFi 5.2, como o fluxo de umidade e temperatura ocorre com diferentes tipos de isolamento para as cidades de Turim e Tarvisio. Os autores constataram que deveriam ser adotadas barreiras de vapor para todos os sistemas propostos, uma vez que, durante um período de cinco anos a umidade no interior da parede aumenta, sendo o fluxo de entrada e saída de umidade equilibrados apenas no vigésimo ano das simulações, elevando assim a possibilidade do surgimento de mofo. Outro ponto destacado pelos autores é a grande influência do frio e da chuva no fluxo de umidade no interior da parede.
Tadeu et al. (2018) compararam o fluxo de umidade e calor em paredes de placa de OSB e paredes de concreto para o clima de Sevilha (Espanha) e Bragança (Portugal) por meio de simulação numérica, validada experimentalmente. Os autores concluíram que o transporte de umidade através da parede é relevante apenas quando há mudanças climáticas significativas durante o ao longo do ano.
2.1.2 Temperatura
Ramos (2007) cita que a variação da temperatura interna das edificações sofre alternâncias pela ação de elementos externos ou internos, como destacados a seguir:
a) Produção de calor pelos ocupantes e suas atividades; b) Produção de calor pelos sistemas de aquecimento; c) Ventilação;
d) Quantidade de massa da envoltória; e) Utilização de isolamento térmico; f) Temperatura exterior;
g) Ganhos solares;
h) Absortância do revestimento da fachada.
O aquecimento interno da edificação está diretamente relacionado com os materiais que fazem parte de sua constituição. É possível destacar que construções podem ser projetadas no conceito de inércia térmica, com a utilização de materiais com massa elevada, visando minimizar a variação de temperatura interna pela maior capacidade térmica. Pode-se ainda destacar um segundo método para execução de envelopes construtivos, sendo ele, por meio da utilização de materiais isolantes, sendo esta técnica aplicada por materiais que possibilitam uma maior resistência térmica. Também podem ser adotados sistemas construtivos baseados na rápida troca de calor entre o meio externo e interno da
edificação, sendo estes denominados sistemas leves e não isolados. Por fim, pode se encontrar sistemas mistos, que aplicam mais de um conceito de isolamento na edificação. (GRIMOND et al., 2010).
Um ponto importante, destacado por Hardin e Vanos (2018) é o clima ao qual a edificação está submetida, sendo um fator determinante para a variação da temperatura interna, que pode ser controlada por meio da utilização de sistemas de climatização.
Haldi e Robinson (2008 e 2009) analisaram como os padrões de ocupação em escritórios influenciam na temperatura do ar interior, umidade relativa do ar e trocas de ar por hora no ambiente. Os autores identificaram que à medida que os ocupantes apresentam desconforto pela temperatura do ar interior buscam acionar as aberturas. Logo, os autores concluíram que a temperatura do ar interior é um fator fundamental no que se diz respeito à rotina de abertura das janelas. Pan et al. (2018) analisaram a influência do usuário na abertura de janelas, afirmando que a temperatura do ar externo, temperatura do ar interno, umidade relativa do ar interno e insolação, são fatores fundamentais para que os usuários permitam mais trocas de ar. Os autores ainda explanam sobre a preferência dos usuários em possibilitar as trocas de ar nos momentos onde a temperatura interna é maior que a externa ou em situações onde busquem maior movimentação de ar.
Dos Santos, Mendes e Philippi (2009) estudaram, por meio de modelos matemáticos, como pontes térmicas geram pontos ideais para o desenvolvimento de mofos em uma estrutura. Os autores analisaram o perfil de temperatura e umidade do ar para uma estrutura sujeita à ocorrência de pontes térmicas. Como conclusão, os autores afirmam que os fungos crescem predominantemente na região dos cantos dos objetos
estruturais. Esses locais são os mais sujeitos ao efeito de pontes térmicas, que aliadas à baixa movimentação de ar proporcionam elevação da umidade relativa em pontos isolados, facilitando o crescimento do fungo. Esse efeito é mais evidente em climas frios e úmidos. Climas quentes promovem maior convecção de ar, diminuindo, a umidade relativa próxima às extremidades.
2.1.3 Ventilação
Gioda, Aquino e Neto (2003) citam que o principal benefício da ventilação nas edificações é a saúde dos ocupantes e a consequente melhora no desempenho de suas atividades.
No Brasil, a norma que regula a qualidade do ar é estabelecida pela ANVISA Resolução nº 9 de 16 de janeiro de 2003 (Agência Nacional de Vigilância Sanitária), além da NBR 16401 -3 Instalações de ar-condicionado – Sistemas centrais e unitários, Parte 3: Qualidade do ar interior (ABNT, 2008). A NBR 16401 – 3 estabelece padrões mínimos de renovação de ar apenas para ambientes comerciais e de uso coletivo, não mencionando parâmetros mínimos de renovação de ar para residências. A norma cita ambientes residenciais apenas quando se trata de classe mínima de filtragem para sistemas de condicionamento, que captam ar do ambiente externo.
A Resolução n°9 não pode ser aplicada em ambientes residenciais, sendo sua utilização limitada a locais que possuem climatização por meios artificiais. As residências brasileiras não dispõem de uma norma reguladora que preveja o desempenho mínimo de esquadrias, além de um
mínimo de trocas de ar no ambiente que visem manter a saúde e conforto dos ocupantes (BRASIL, 2003).
Lee et al. (2018) testaram um modelo por simulação onde se realizava em uma sala de cirurgia 0, 6, 20 e 30 trocas de ar por hora. Em seus resultados, ficou claro que à medida em que se eleva o número mínimo de trocas de ar por hora de zero para seis, obtém-se uma significativa queda na temperatura e umidade relativa do ar interno do ambiente, além de redução na quantidade de microrganismos presentes no ar. Entretanto, quando se eleva o mínimo de 6 para 20 ou 30 trocas de ar por hora, a variação de temperatura e umidade relativa do ar apresentada é sutil, tanto para mais, quanto para menos. Isto ocorre porque, quanto maior o número de trocas de ar, maior a tendência de equiparar o ambiente interno ao meio externo, como pode ser visto no Gráfico 1 e no Gráfico 2. Em relação a quantidade de microrganismos presentes no ar, a utilização de 6 trocas de ar por hora apresenta valores relativamente satisfatórios, sendo que o aumento para 20 ou 30 trocas gera resultados irrelevantes, como pode ser observado no Gráfico 3.
Gráfico 1 - Variação da temperatura interna de acordo com o número de trocas de ar por hora obtidos no estudo de (LEE et al., 2018).
0 5 10 15 20 0 6 20 30 Te m p era tu ra d o a r (° C)
Gráfico 2 - Variação da umidade relativa do ar de acordo com o número de trocas de ar por hora obtidos no estudo de (LEE et al., 2018).
Gráfico 3 - Variação do número de microrganismos presentes no ar de acordo com o número de trocas de ar por hora obtidos no estudo de (LEE et al., 2018).
Liu et al. (2004) afirmam que o aumento na ventilação gera uma redução na condensação superficial. Os resultados foram gerados por meio de simulação e validação em escala de uma caixa de teste experimental, indicando que o aumento da taxa de ventilação reduz a taxa de condensação. De acordo com os resultados obtidos em sua pesquisa, quando elevada a taxa de ventilação de 7,9 m³/h para 9,4m³/h, foi
0 50 100 0 6 20 30 U m id ad e re lat iv a d o ar (% )
Trocas de ar por hora
0 50 100 150 200 250 300 0 6 20 30 Microrga n is m o s p re se n tes n o ar (p .p .m)
constatada uma redução de 26% da taxa de condensação superficial para um ambiente com 2,21m³.
Wang et al. (2014) investigaram os efeitos de diferentes taxas de ventilação noturna na condensação em superfícies internas para um clima quente e úmido na China. Os resultados mostraram que a taxa de ventilação noturna teve um pequeno impacto na temperatura do ar interno, e teve um grande impacto na umidade relativa do ar durante a noite, o que gerava influência na formação de condensação superficial.
Hofmann et al. (2017) avaliaram e determinaram por medições as temperaturas típicas do ponto de orvalho em salas de estar naturalmente ventiladas. Constataram que durante o período diurno a abertura de janelas pelo usuário é algo relativamente comum. No verão, o aumento da temperatura do ar externo leva a maiores períodos de abertura de janela, elevando a temperatura do ar interior. Nos meses de inverno ocorre o oposto, onde, buscando um maior conforto devido às baixas temperaturas externas, era constatada uma redução na quantidade de vezes que eram abertas as janelas. Por consequência, as temperaturas das superfícies eram baixas e, devido ao uso de aquecedores, a temperatura interna era elevada. Como conclusão, Hofmann et al. (2017) definiram que a abertura de janela por parte dos usuários representava uma vertiginosa queda na quantidade de casos registrados de formação de condensação.
Barberousse (2006), Arino e Saiz-Jimenez (1996) e Young (1997) destacaram sobre como a fachada com maior incidência de ventos se torna mais propensa para o desenvolvimento de espécies de fungos. Os autores citam que uma fachada exposta a ventos dominantes é colonizada mais facilmente que os outros lados do mesmo edifício. Isso porque o
vento transporta, além da chuva, esporos de micélios para a fachada, promovendo então a incrustação biológica.
Thiis et al. (2015) abordaram parâmetros fundamentais para o surgimento e crescimento de fungos. Os autores realizaram simulações de calor e umidade no software WuFi e compararam com resultados de experimentos reais para placas de madeira e concreto expostas ao clima de Oslo, cidade norueguesa. Os autores concluíram que além dos parâmetros que influenciam o crescimento do mofo de umidade, temperatura e orientação solar, a incidência de vento nas peças expostas ao clima divergiu dos resultados da simulação, onde, a maior incidência de vento apresentou maior presença de micélios, uma vez que graças a ação do vento ocorreu uma maior fixação de esporos de fungos possibilitando um maior crescimento.
2.1.4 Orientação solar
A incidência de radiação solar tem influência direta sobre a temperatura das superfícies voltadas para o exterior, podendo gerar aquecimento dos ambientes internos, de acordo com o sistema construtivo utilizado.
Pan, Wei e Chu (2018) analisaram a influência da orientação solar em um edifício localizado em Hong Kong por meio da utilização de maquetes e medições. Ao contrário ao que se esperava, a fachada voltada para o oeste obteve menores temperaturas superficiais para o ano analisado. Os autores afirmaram que tal fato ocorreu devido à maior incidência de ventos nesta fachada, onde foram obtidas menores temperaturas médias.
Diferentes estudos demonstraram que a orientação solar das estruturas urbanas pode modificar o desempenho térmico da edificação e, consequentemente, o conforto térmico dos usuários. A relação de aspecto (altura, largura e proporções), juntamente com orientação solar, são identificados como parâmetros projetuais cruciais para o desempenho térmico da edificação por diversos autores. (ANDREOU, 2014; JOHANSSON, 2006; RODRÍGUEZ-ALGECIRAS et al., 2018; YANG; LI; YANG, 2012).
Rodríguez-Algeciras et al. (2018) analisaram como o fator de forma e a orientação solar, em conjunto, influenciam o ganho de calor nas superfícies de uma edificação simulada em Camagüey, cidade localizada em Cuba. Os autores constataram que quanto maior a diferença entre comprimento e largura, maior a influência da orientação solar no ganho de calor superficial da edificação. Outro ponto destacado pelos autores, foram as fachadas voltadas em 45° em relação ao sul, quando a edificação apresentava valores mais altos de temperatura superficial durante o ano, devido ao maior tempo de exposição das fachadas ao sol.
Siqueira et al. (2005) citam que a opção de fixação de proteções solares externas nas janelas apresentam benefícios para a edificação, entretanto, nem sempre atinge resultados satisfatórios, pois mesmo que a proteção barre a entrada de luz no ambiente, as fachadas continuam por absorver radiação, o que pode acarretar em uma elevação da temperatura do ambiente interno.
Barberousse (2006), Arino e Saiz-Jimenez (1996) e Young (1997) abordaram acerca de como a orientação solar influencia no desenvolvimento e surgimento do mofo. Constataram que a fixação do mofo depende da orientação solar, simplesmente pelo fato que, fachadas
com menor incidência de radiação solar, aliados com uma maior incidência de vento, são propensas a apresentar maior umidade e maiores níveis de condensação superficial, tornando assim o ambiente ideal para o desenvolvimento do mofo.
2.1.5 Isolamento térmico em edificações
Pode-se considerar como isolamento térmico quaisquer materiais que possuam o princípio de dificultar a transmissão de calor, ou seja, criar uma barreira com a função de dificultar a dissipação de calor entre os ambientes, que de modo natural ocorreria de forma rápida visando o equilíbrio de temperatura. (BEKKOUCHE; BENOUAZ; CHEKNANE, 2007)
O melhor isolante térmico é o vácuo, entretanto, devido à dificuldade de ser utilizado na construção civil, o mesmo é empregado apenas em condições muito específicas. Atualmente, a utilização do ar é amplamente difundida como isolamento térmico devido a sua baixa condutividade e coeficiente de absorção de radiação, constituindo então um elemento isolante com elevada resistência a transmissão de calor. (SCHWAB et al., 2005).
Osanyintola e Simonson (2006) obtiveram resultados que demonstram que a utilização de materiais de isolamento térmico com bases biológicas pode contribuir para ocorrência de condensação interna. Ao contrário dos materiais convencionais, os materiais de isolamento com base biológica têm baixos fatores de resistência à permeabilidade ao vapor de água (µ cerca de 3-6), sendo altamente vulneráveis ao crescimento de fungos. Torres-Rivas et al. (2018)
demonstram que a aplicação desses materiais em locais que apresentem temperaturas médias e umidade relativa do ar anuais elevadas (climas tropicais), requer uma análise detalhada da solução de construção, a fim de evitar a condensação intersticial. Nesse caso, podem ser necessárias paredes com cavidades ventiladas e barreiras de vapor de água.
Al-Sanea e Zedan (2001) analisaram a influência da localização da camada de isolamento nas características de transferência de calor das paredes de um edifício localizado na Arábia Saudita. Em seu estudo, o desempenho térmico com uma camada de isolamento colocada no interior de uma estrutura de parede, foi comparado àquele quando a camada de isolamento foi colocada no lado de fora. Foi verificado que quando localizado na superfície externa, o isolamento proporcionava um melhor desempenho térmico, fazendo com que a temperatura do ar interior permanecesse constante.
Bojic, Yik e Leung (2002) estudaram, por meio de simulação, como duas configurações de apartamentos residenciais localizados em Hong Kong se portavam com a aplicação de isolamento térmico em diferentes espessuras, do lado interno ou externo da parede. Como resultados, obtiveram valores que atingiam o máximo de 10,5% de economia de energia, quando utilizado isolamento de 50 mm de espessura pelo lado interno das paredes, em relação à edificação sem isolamento. Outro ponto destacado pelos autores, foi quanto à orientação solar da edificação, que gerava relativa significância em relação ao desempenho térmico.
Ozel (2014) estudou como a localização do isolamento influencia na transferência de calor para uma parede voltada ao sul na cidade de Elazığ, na Turquia. Como resultados, obteve que as maiores oscilações de
temperatura ocorriam quando o isolamento era colocado no meio da parede. Já à menor flutuação, além do melhor desempenho térmico, foi observada quando utilizado o isolamento externo.
Lam (1993) revelou que a utilização de isolamento de 25mm e 50mm, reduziram a carga de refrigeração da edificação em cerca de 3% e 5%, respectivamente, para edificações residenciais localizadas em Hong Kong.
Alguns autores estudaram como a espessura e a localização da camada de isolamento influencia no desempenho térmico e na economia de energia para um modelo típico de escritório localizado no Líbano (IBRAHIM; GHADDAR; GHALI, 2012). Durante os estudos, a localização da camada de isolamento de 50mm no lado interno das paredes resultou em economias que variavam de 8% até 14% de redução na carga de energia, em comparação com o modelo base, que não possuía isolante térmico.
Moon e Augenbroe (2003), similar ao estudado por Dos Santos, Mendes e Philippi (2009), constaram que a utilização de isolamento térmico pode desempenhar um papel fundamental no quesito desenvolvimento de mofo. Uma vez que a utilização de isolamento pode dificultar o surgimento de pontes térmicas, sendo destacado por Dos Santos, Mendes e Philippi (2009) como grande propulsores para o surgimento do mofo. Moon e Augenbroe (2003) citam que residências com demasiado uso de isolamento, e maior dificuldade em dispersar e ganhar calor pode gerar ambientes favoráveis para o desenvolvimento do mofo.
Fantucci et al. (2017) realizaram simulações no software Delphin 5.8.3, analisando uma parede, variando apenas índices de temperatura e
umidade com o intuito de avaliar como o uso do isolante influencia no surgimento de pontes térmicas e pontos ideais para o aparecimento de espécies de fungos. Semelhante ao encontrado por Dos Santos, Mendes e Philippi (2009), foi constado que locais com possibilidade de pontes térmicas apresentam grande possibilidade para a formação de mofo. Entretanto, Fantucci et al. (2017) constataram que o uso de uma camada de isolamento de apenas 6mm pelo lado interno da parede apresentou três vezes menos chance de formação de mofo, se comparada à parede sem isolamento para um período de cinco anos de estudo.
2.1.6 Condensação superficial
Klich, Raaholdt e Algaard (2017) analisaram como a ocorrência de condensação superficial poderia afetar o surgimento de bolores no museu nacional de Oslo. Os autores analisaram por simulação computacional, que os espaços compreendidos entre as salas refrigeradas e as salas aquecidas gerariam ambientes ideais para a ocorrência de condensação superficial. Como solução para evitar que fossem obtidos pontos de condensação, os autores sugeriram a utilização de isolamento nos pisos com espessuras não inferiores a 60 mm, e nas paredes com espessura de 25mm, a fim de reduzir o fluxo de calor.
An e Yamamoto (2016) analisaram o crescimento de fungos em superfícies internas de edifícios residenciais localizados em Seul, na Coréia do Sul. Os autores constataram que o fungo da espécie Aspergillus cresce com facilidade nas superfícies, principalmente nos meses de inverno, onde eram computados longos períodos com condensação superficial.
Almeida e Barreira (2017) avaliaram o risco de condensação e formação de mofo em um ginásio localizado em Viseu, região central de Portugal. Os autores analisaram, por meio de medições in situ, os períodos e locais onde acontecia condensação superficial. Foi constatado que os vestiários são os ambientes com a maior chance para o crescimento de mofo, uma vez que a exposição aos vapores dos chuveiros gerava constante elevação da umidade relativa do ambiente. Outro ponto destacado pelos autores foi a influência do material para o surgimento do mofo, onde as superfícies pintadas e as superfícies porosas possibilitaram uma infestação mais severa e mais rápida.
Nik, Sasic-Kalagasidis e Kjellström (2012) realizaram uma avaliação do desempenho higrotérmico e do risco de crescimento de mofo em sótãos ventilados na Suécia. Foi constatado que as principais patologias ocasionadas pela condensação superficial foram o apodrecimento do madeiramento dos telhados, e o surgimento de fungos de diversas espécies nos pontos úmidos. Os autores estudaram como a utilização de isolamento e maiores períodos de troca de ar influenciariam na ocorrência de condensação nos telhados. Como resultados obtiveram que a utilização de isolamento não reduz em valores significativos a ocorrência de condensação no sótão. Entretanto, o aumento no número de trocas de ar reduziu consideravelmente os pontos de condensação.
2.2 DESENVOLVIMENTO DO MOFO
O crescimento e proliferação de mofo em residências é altamente prejudicial para a saúde, podendo causar de simples irritações no nariz, a sinusite e bronquite, em casos extremos de exposição prolongada. (VALTONEN, 2017)
Os seres humanos absorvem cerca de 20.000 litros de ar por dia pelo trato respiratório. Dependendo da estação do ano e local de residência do indivíduo, podem ser inalados até 1,7 milhões de esporos ou componentes de fungo durante um dia. Geralmente, aproximadamente 100 esporos podem ser medidos por m³ de ar dependendo da estação. Os esporos inalados são secretados principalmente pela mucosa nasal. O aumento das concentrações de fungos no ar do interior das residências pode acarretar no desenvolvimento de doenças fúngicas infecciosas (micoses) em pessoas com um sistema imunológico fraco. Reações alérgicas tais como, inflamação da mucosa nasal, asma brônquica ou inflamação dos alvéolos, podem ser desencadeadas por certas proteínas de fungos. Existem vários tipos de mofo, cada um dos quais, em combinação com outras substâncias, podem causar uma infinidade de sintomas no indivíduo. (RICHTER; HARTMANN, 2001).
Alucci et al. (1988) e Empting (2009) citam que o surgimento de bolores em edificações é considerado uma patologia de grande escala, pois além de afetar a saúde dos usuários do ambiente, pode acarretar em danos à estrutura, uma vez que a presença de mofo indica que há umidade presente na edificação. O surgimento de mofo nada mais é do que o surgimento de microrganismos pertencentes ao reino fungi. Como
qualquer organismo vivo, o mofo necessita de condições especiais para o seu crescimento e desenvolvimento, sendo algumas dessas condições:
a) Umidade relativa do ar elevada; b) Baixa incidência de luz solar;
c) Temperatura favorável de acordo com o tipo de mofo; d) Ventilação precária no ambiente;
e) Nutrientes normalmente disponíveis na própria alvenaria.
De acordo com Sedlbauer (2001), inicialmente partia-se do pressuposto que a condensação superficial fosse um parâmetro fundamental para o surgimento de bolores em edificações, entretanto, estudos atuais demonstram o contrário. Nos trabalhos de (GRALA; VAUPEL; ROLF-MICHAEL, 2008; GUERRA et al., 2012; SHIRAKAWA et al., 2003; VALTONEN, 2017), o surgimento do mofo aparece como consequência de:
a) Excesso ou falta de isolamento térmico, gerando pontes térmicas, consequentemente ocorrência de condensação superficial;
b) Presença de mobiliário ou outro objeto que dificulte ou impeça a constante circulação de ar;
c) Elevada umidade interna, que pode ser advinda de fontes, como chuveiros ou até mesmo transpiração e respiração dos usuários;
