Análises de elementos arquitetônicos de proteção solar em edificações institucionais na cidade de Natal/RN Diretrizes projetuais

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(1)JULIANO SILVA DE VASCONCELOS LEITE. ANÁLISES DE ELEMENTOS ARQUITETÔNICOS DE PROTEÇÃO SOLAR EM EDIFICAÇÕES INSTITUCIONAIS NA CIDADE DE NATAL/RN – DIRETRIZES PROJETUAIS -. Natal / RN 2003.

(2) UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA E URBANISMO LABORATÓRIO DE CONFORTO AMBIENTAL. ANÁLISES DE ELEMENTOS ARQUITETÔNICOS DE PROTEÇÃO SOLAR EM EDIFICAÇÕES INSTITUCIONAIS NA CIDADE DE NATAL/RN – DIRETRIZES PROJETUAIS. Aluno: Juliano Silva de Vasconcelos Leite. Dissertação apresentada ao Programa de PósGraduação em Arquitetura e Urbanismo – PPGAU – da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito para a obtenção do título de mestre.. Orientadora: Profª. Dra. Virginia Maria Dantas de Araújo.. NATAL/RN 2003.

(3) ÀIsabella, minha querida esposa, Ana eBatriz e M aria L uiza, minhas filhas, que sempre me ajudaram nos momentos mais difíceis e com muito amor e carinho souberam suportar minha ausência em alguns momentos dessa longa caminhada, incentivando-me e dando forças para que eu pudesse concluir esta pesquisa..

(4) AGRADECIMENTOS. Aos meus pais, Vasconcelos e Waldete, e meu irmão, João Vicente, pelo incentivo e apoio dados ao longo de toda a vida; A Geraldo Queiroz, Sônia, Guilherme e Clara pela ajuda que sempre me deram; Ao. amigo. Ronald. Raniero,. pela. grande. colaboração. dada. nos. levantamentos das edificações e catalogação das mesmas; Também ao amigo Gustavo Fontoura, pelo apoio que me deu nas horas em que o computador resolvia não trabalhar; Ao professor Aldomar Petrini, por sua valiosa contribuição dada a este trabalho; E por fim, a professora Virgínia Dantas, por todos ensinamentos repassados ao longo destes anos.. A todos, muito obrigado!. iv.

(5) “Os procedimentos passivos são os mais rentáveis e os que podem produzir mais beleza”. Guillermo Yáñez. v.

(6) LEITE, Juliano Silva de V. Análises de elementos arquitetônicos de proteção solar em edificações institucionais na cidade de Natal/RN – Diretrizes projetuais. Natal: UFRN, 2003. Mestrado em Arquitetura e Urbanismo. Programa de PósGraduação em Arquitetura e Urbanismo (PPGAU). Centro de Tecnologia. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. RN.. RESUMO. O presente trabalho apresenta o uso de elementos arquitetônicos como forma de proteção aos raios solares em edifícios públicos. Em uma cidade como Natal (5º sul), a incidência dos raios solares em qualquer tipo de projeto deveria ser uma preocupação constante para todos os arquitetos. Entretanto, o hábito de proteger a edificação da insolação não é uma prática comum. Dentro deste contexto, esta pesquisa tem como objetivo se aprofundar no conhecimento do controle solar, estudando alguns casos e verificando sua funcionalidade de acordo com a orientação e seu desenho original, tendo em mente que os elementos de sombra geralmente usados na região têm o propósito de dar proteção contra a incidência direta aos raios solares. Este estudo considera a posição do protetor solar (horizontal e vertical), o ângulo formado entre eles e as respectivas fachadas, além do local da edificação em relação a sua orientação durante os solstícios de verão e inverno e equinócio. Como instrumento de apoio foram utilizadas as cartas solares para a cidade e o transferidor de ângulo de sombra. Conclui-se que em todos os casos estudados, não foi possível obter máximo proveito destes elementos. Foi verificado que o melhor protetor solar (mais eficiente) para a cidade de Natal é o do tipo misto (horizontal e vertical) e que os elementos verticais são mais eficientes no começo da manhã e final de tarde. Os elementos horizontais são mais eficientes próximos ao meio-dia. Pretende-se apresentar os resultados deste estudo aos arquitetos da cidade para indicar as formas corretas de uso de elementos de proteção ao sol, de acordo com a possibilidade da orientação da fachada, como ferramenta de auxílio ao projeto, como também, que esta pesquisa possa servir de subsídio para futuras discussões na elaboração do novo código de obras para a cidade de Natal/RN. Palavras-chave: edifícios públicos, elementos de sombra, conforto térmico.. vi.

(7) ABSTRACT. The present work concerns the use of shade elements as architectural elements to block sunlight in public buildings. In a city like Natal, (5o South) the incidence of sunrays in any type of design should be a constant concern for all the architects. Besides, this habit of avoiding insolation in the environment is not a common practice. Within this context, the present work has the objective to dig deep into the knowledge of solar control, studying some cases and verifying its function according to the orientation and the original design of the building, having in mind if the shade elements usually used in the region have achieved their purpose of providing protection against the incidence of direct sun rays. This study considers the position of the shade element (horizontal and vertical), the angle formed between them and the respective facades, and the local of the buildings in relation to their orientation during the summer, winter and equinox solstice. As supporting instruments the solar map of the city and the protractor, for measuring shade angles, were used. It was concluded that in all the cases studied, it was not possible to obtain the maximum use of the elements. It was verified that the best type of shade element (more efficient) for the city of Natal is the mixed type (horizontal and vertical) and that the vertical shade elements are more efficient in the early mornings and late afternoon. The horizontal shade elements are used more effective at midday. We intend to present the results of this study to the architects in the region in order to show them the correct ways of using the shade elements according to the possible orientation on the facade, as a supporting tool at the time of designing a project as well as a subsidy for further discussions on the elaboration of the new urban standards for the city of Natal/RN.. Keywords: public buildings, shade elements, thermal comfort.. vii.

(8) SUMÁRIO. LISTA DE FIGURAS. x. LISTA DE TABELAS. xiii. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS. xiv. INTRODUÇÃO................................................................................................ 15 1 REFERNCIAL TEÓRICO...................................................................... 18. 1.1 Uso da iluminação natural e protetores solares na arquitetura. 18. 1.2 Uso de protetores solares na arquitetura brasileira. 28. 1.3 Consolidação do uso de protetor solar em edificações no Brasil. 30. 2 GEOMETRIA DA INSOLAÇÃO E AS CARTAS SOLARES........................... 38 2.1 Geometria da insolação. 38. 2.2 Coordenadas solares: azimute e altitude. 41. 2.3 Estudo dos diagramas solares. 42. 2.4. Confecção. dos. diagramas. solares. através. do. sistema 43. estereográfico de representação. 3. 2.5 Confecção da máscara de sombra. 46. 2.6 Determinação do transferidor de sombras. 49. 2.7 Cartas solares para a cidade de Natal/RN. 50. PROTETORES SOLARES COMO ELEMENTOS DE ADEQUAÇÃO DE 59. ARQUITETURA AO CLIMA............................................................................... 3.1 Introdução. 59. 3.2 Tipos de protetores solares. 61. 3.2.1 Protetores horizontais fixos. 62. 3.2.2 Protetores horizontais móveis. 63. 3.2.3 Protetores verticais fixos. 63. 3.2.4 Protetores verticais móveis. 64. 3.2.5 Protetores mistos. 65. 3.3 Outros tipos de protetores solares. 67. 3.3.1 Pérgulas. 67. 3.3.2 Cobogós. 68. 3.3.3 Venezianas. 69 viii.

(9) 3.3.4 Toldos. 70. 3.3.5 Vegetação. 71. 4 METODOLOGIA PARA DEFINIÇÃO DOS GRÁFICOS DAS ISOPLETAS 72 DAS TEMPERATURAS HORÁRIAS E CARTA SOLAR COM OS PERÍODOS DE SOMBREAMENTO NECESSÁRIOS PARA A CIDADE DE NATAL/RN. ........... 4.1.Estudo para cálculo das temperaturas horárias. 72. 4.2.Confecção dos gráficos das isopletas de temperaturas horárias. 74. 4.3.Confecção. da. carta. solar. Natal/RN. com. o. período. de 77. sombreamento necessário 5. USO DE ELEMENTOS ARQUITETÔNICOS COMO PROTETORES 81. SOLARES: ESTUDOS DE CASOS EM EDIFICAÇÕES NA CIDADE DE NATAL/RN............................................................................................................ 6. 5.1 Metodologia de análise. 81. 5.2 Edificações analisadas – estudos de casos. 84. ANÁLISES COMPARATIVAS DAS MÁSCARAS DE SOMBRAS DOS 156. ELEMENTOS ARQUITETÔNICOS PARA NATAL/RN: PROPOSTAS DE CORREÇÕES...................................................................................................... 6.1 Metodologia de análise. 156. 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES....................................... 211 REFERÊNCIAS.................................................................................................... 228 ANEXOS.............................................................................................................. Anexo 01 – Estudo para cálculo das temperaturas máximas e mínimas 231 horárias Anexo 02 – Relação dos edifícios levantados para pesquisa. 236. ix.

(10) LISTA DE FIGURAS. Figura 01 –Observatório-templo solar e lunar Stonehenge. Figura 02 –Detalhe do fronte do templo de Edfu, Egito Figura 03 – “Casa de Sócrates”. Preocupação com os raios solares segundo a época do ano. Figura 04 –Cidade de Mohengo-Daro. Preocupação com traçado solar. Figura 05 –Cidade de Toledo. Exemplo de traçado árabe. Figura 06 –Estudo dos irmãos Olgyay para edificações em diferentes climas. Figura 07 –Interior da casa “semicírculo solar”, Wrigth. Figura 08 –Palácio da Justiça de Chandigarh, Índia. Le Corbusier. Figura 09 –Croqui de Le Corbusier mostrando os raios solares divergentes. Figura 10 –Exemplo de uso de varanda na arquitetura colonial como protetor solar. Figura 11 –Ministério da Educação e Saúde/RJ. Lúcio Costa e equipe. Figura 12 –Detalhe das persianas basculantes em alumínio. Figura 13 –Croqui das persianas basculantes. Figura 14 –Vista geral do edifício Seguradoras.M.M.M.Roberto (1949). Figura 15 –Vista geral do Museu de Arte Moderna do Rio de Janeiro. Reidy(1953). Figura 16 –Vista geral do Hospital Sul América. Oscar Niemeyer (1952). Figura 17 –Radiação solar e latitude. Figura 18 –Movimento aparente das estrelas. Figura 19 –Posição da terra em relação ao Sol, nos solstícios. Figura 20 –Coordenadas solares: azimute e altitude. Figura 21 –Projeção estereográfica das trajetórias solares. Figura 22 –Diagrama solar (carta solar) de representação estereográfica para a cidade de Natal/RN. Figura 23 –Posição do Sol na abóbada celeste. Figura 24 –Projeções de um raio solar em um plano horizontal e outro vertical. Figura 25 –Ângulo de sombra vertical. Figura 26 –Linhas curvas de referência na abóbada celeste correspondente a ângulos verticais de sombra. Figura 27 –Ângulo de sombra horizontal.. 20 20 21. 29 31 34 35 35 36 37 39 40 41 42 43 45 46 47 47 48 48. Figura 28 –Linhas curvas de referência na abóbada celeste correspondente 49 a ângulos horizontais de sombra. Figura 29 –Transferidor de sombras 50 Figuras 30 a 37 –Projeção estereográfica dos percursos aparentes do Sol p/ a cidade de Natal/RN. Figura 38 –Exemplo de uso de varanda na arquitetura colonial como protetor solar. Figura 39 –Residências em Natal/RN, da década de 60, que usavam cobogós em suas fachadas como protetores solares. Figura 40 –Exemplo de protetor solar horizontal fixo.. 51 60 61 62. x.

(11) Figura 41 –Esquema gráfico de protetor solar horizontal fixo.. 62. Figura 42 –Esquema gráfico de protetor solar horizontal móvel.. 63. Figura 43 –Exemplo de protetor vertical fixo.. 64. Figura 44 –Esquema gráfico de protetor solar vertical fixo.. 64. Figura 45 –Exemplo de protetor vertical móvel.. 65. Figura 46 –Esquema gráfico de protetor solar vertical móvel.. 65. Figura 47 – Exemplo de protetor solar misto.. 66. Figura 48 –Esquema gráfico de protetor solar misto.. 66. Figura 49 –Esquema gráfico de proteção solar ocasionado pelo pergolado horizontal. Figura 50 –Esquema gráfico de proteção solar ocasionado pelo pergolado horizontal com espaçamento diferente para obter frestas iguais ou sombra total. Figura 51 –Esquema gráfico de proteção solar ocasionado pelo pergolado horizontal com espaçamento diferente para obter frestas iguais ou sombra total. Figura 52 –Exemplo de uso de cobogó como elemento de proteção ao sol.. 67. Figura 53 –Esquema gráfico de protetor solar misto - cobogó.. 69. Figura 54 –Uso de venezianas como protetores horizontais.. 69. Figura 55 –Esquema gráfico de veneziana como protetor solar horizontal.. 70. 67. 68. 68. Figura 56 –Uso de toldo na arquitetura como elemento de proteção aos raios 70 solares. Figura 57 –Esquema gráfico de toldo como protetor solar horizontal fixo.. 71. Figura 58 –Uso de vegetação como protetor solar.. 71. Figura 59 –Quadro inicial para confecção dos gráficos das isopletas de temperaturas horárias. Figura 60 –Quadro inicial para confecção dos gráficos das isopletas de temperaturas horárias com a implementação das temperaturas horárias. Figura 61 –Gráfico da união das temperaturas de igual valor para formação do gráfico das isopletas de temperaturas horárias. Figura 62 –Gráfico da união das temperaturas de igual valor para formação do gráfico das isopletas de temperaturas horárias, com as linhas correspondentes ao nascer e pôr do sol. Figura 63 –Identificação das zonas de desconforto térmico.. 74 75 75 76. 77. Figura 64 –Carta solar de Natal com a marcação das horas de desconforto. 79 térmico. Figura 65 –Carta solar para Natal com o período de sombreamento. 80 necessário. Figura 66 –Vista geral do edifício da AABB e detalhes dos cobogós. 85. xi.

(12) Figura 67 –Vista geral do edifício Banco Safra.. 87. Figura 68 –Vista geral do edifício Barão do Rio Branco.. 91. Figura 69 –Vista geral do edifício CAIC – Lagoa Nova.. 100. Figura 70 –Vista geral do edifício Djalma Marinho.. 103. Figura 71 –Vista geral do edifício da Faculdade de Odontologia da UFRN e 108 detalhe cobogó. Figura 72 –Vista geral do edifício do Laboratório de Física da UFRN e 110 detalhe dos protetores. Figura 73 –Vista geral do edifício do Hospital Memorial. 115 Figura 74 –Vista geral do edifício do Hospital PAPI e detalhe do protetor.. 117. Figura 75 –Vista geral do edifício da Procuradoria da República.. 122. Figura 76 –Vista geral do edifício da Reitoria da UFRN e detalhe protetor.. 125. Figura 77 –Vista geral do edifício Clínica Solón Galvão.. 134. Figura 78 –Vista geral do edifício TRE e detalhe do protetor.. 136. Figura 79 –Vista geral do edifício do TCU e detalhe do protetor.. 138. Figura 80 –Vista geral do edifício da TVU e detalhe do protetor.. 141. Figura 81 –Vista geral do edifício da Escola Estadual Wiston Churchill.. 151. Figura 82 –Normas de proteção solar da Associação de Construtores do 214 estado de Queensland, para a cidade de Brisbane/Austrália Figura 83 –Recomendações do governo australiano para proteção solar em 215 residências. Figura 84 –Recomendações ASHRAE 90.1. 215. xii.

(13) LISTA DE TABELAS. Tabela 01 –Cálculo das temperaturas máximas e mínimas horárias para a 73 cidade de Natal/RN, no mês de janeiro. Tabela 02 –Tabela horária do nascente e poente solar para a cidade de 76 Natal/RN Tabela 03 –Tabela de temperaturas de desconforto térmico para a cidade de 78 Natal/RN. xiii.

(14) LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS. PPGAU. Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo. UFRN. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. ASV. Ângulo de sombra vertical. ASH. Ângulo de sombra horizontal. xiv.

(15) INTRODUÇÃO. Ao iniciar esta pesquisa, teve-se a preocupação de estudar um tema que pudesse contribuir com os profissionais da construção civil, principalmente para os arquitetos. Esta premissa ocorreu devido ao grande número de trabalhos e publicações existentes de cunho teórico, muitas vezes, deixando de lado experiências de ordem prática. Por esse motivo, os profissionais arquitetos deixam de projetar determinados elementos, por não terem uma bibliografia de fácil entendimento que os ajude no dia-a-dia do escritório. Por outro lado, os pesquisadores. se. voltam. preferencialmente. para. as. questões. teóricas,. esquecendo, muitas vezes, os projetistas que necessitam de informações mais rápidas e de fácil compreensão. Portanto, dentro dessa abordagem inicial, este tema enquadra-se na área de concentração voltada para o conforto no ambiente construído, no Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo – PPGAU, onde a preocupação com o bem estar do homem e a sua interação com o meio-ambiente, são fatores primordiais à sua compreensão. Na cidade de Natal/RN, a incidência solar é tão forte e contínua que passa a ter uma denominação conhecida nacionalmente: “Cidade do Sol”. Nela, temos praticamente todos os dias do ano com sol bastante forte. Por esse motivo, devemos ter uma preocupação constante em nos proteger da ação dos raios solares, quer seja nas ruas, através das sombras das árvores, quer seja nos edifícios, através de elementos arquitetônicos que protegem os seus interiores. No campo da arquitetura, existe há muito tempo a preocupação de não expor as pessoas a um contato direto ao sol nos climas quentes, como também, os ambientes em que elas estejam, uma vez que se sabe que a incidência solar. 15.

(16) durante muitas horas em um mesmo local, implica em ganhos térmicos e, conseqüentemente, na sensação de desconforto térmico em tais climas. Em recente pesquisa realizada, este assunto vinha-nos despertando interesse, tanto que se passou a estudar vários casos (edifícios de usos diversos) em Natal, onde foram utilizados alguns tipos de protetores solares. Para nossa surpresa, os resultados não foram satisfatórios, do ponto de vista bioclimático, onde ficou comprovado que muito destes elementos estavam sendo utilizados sem nenhum conhecimento técnico, sendo puramente estéticos os motivos de sua colocação. Estas conclusões preocuparam-nos, pois, mostra que muitos projetistas estão deixando de lado um fator muito importante na hora de projetar: as condições climáticas do local. Nestas “Análises de elementos arquitetônicos de proteção solar em edificações institucionais na cidade de Natal/RN – Diretrizes projetuais” propõe-se a verificar, o uso de elementos arquitetônicos – verticais e horizontais - como protetores solares em edificações institucionais na cidade do Natal-RN, no intuito de estudar a sua eficácia como barreira à incidência solar. Este trabalho inclui-se na linha de pesquisa denominada “Configuração espacial e Conforto no Ambiente Construído”, cuja produção científica está voltada para o desenho bioclimático e controle ambiental das edificações e espaços urbanos;. planejamento,. dimensionamento. e. métodos. de. avaliação. de. desempenho; aplicação de técnicas de investigação do espaço construído, sua configuração espacial e composição volumétrica e uso de simulações do espaço para orientar a futura produção arquitetônica, portanto contextualizado no conjunto de pesquisas produzidas pelo Laboratório de Conforto Ambiental – LABCON, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Este trabalho tem por finalidade dar continuidade aos estudos iniciados durante o curso de Especialização em “Estudos do Habitat Construído com ênfase na Questão Ambiental”, promovido pelo PPGAU. Pretende-se com ele ampliar os conhecimentos já adquiridos, além de servir como base de consulta para os projetistas da cidade de Natal/RN para que, assim, possamos melhorar o conforto térmico das nossas edificações.. 16.

(17) Por tratar-se de estudos de casos, espera-se que os resultados finais possam servir como referência para o tratamento de edificações, existentes ou não, que queiram corrigir ou melhorar o desempenho dos protetores solares em suas fachadas. A viabilidade técnica desta pesquisa baseia-se no acesso às fontes de pesquisa bibliográfica. Pretendeu-se contribuir para o avanço dos estudos na relação incidência solar x conforto térmico, de forma a ampliar os trabalhos realizados sobre o tema em Natal/RN. Além disso, constituir-se-á em material de permanente consulta para pesquisadores e profissionais da área de arquitetura, auxiliando-os, de forma correta, na hora de projetarem seus elementos arquitetônicos de barreira aos raios solares. Analisou-se o papel dos protetores como elementos de barreira ao sol na literatura técnica especializada e classificou-os quanto aos tipos e formas. Além disso, estudou-se o horário do dia em que as fachadas das edificações não deveriam ser atingidas pelos raios solares, bem como se realizou um estudo comparativo entre o uso habitual destes elementos e o considerado ideal. Finalmente, foi proposto um conjunto de recomendações e diretrizes projetuais com o intuito de auxiliar os arquitetos na hora de projetar, o que vem a ser o objetivo específico final deste trabalho. A metodologia é hipotético-dedutiva de caráter comparativo, tendo como hipótese que os elementos utilizados como protetores solares nas aberturas das edificações protegem satisfatoriamente dos raios solares. O trabalho está divido em introdução, sete capítulos e anexos. Cada capítulo é subdividido em seções.. Nesta introdução apresentam-se as. considerações gerais sobre o assunto, a viabilidade da pesquisa, a relevância do tema estudado, os seus objetivos, a metodologia utilizada e o objeto de estudo. No primeiro capítulo é feita uma abordagem teórica sobre os elementos de proteção ao sol, desde os tempos mais remotos até a atualidade, apresentando os primeiros exemplos de comunidades e edificações que os utilizaram de forma contextualizada em suas fachadas.. 17.

(18) No segundo capítulo trata-se a geometria da insolação e a confecção das cartas solares, apresentando, por último, um estudo através das cartas solares geradas para as fachadas das edificações em Natal. O terceiro capítulo apresenta um estudo detalhado dos tipos de protetores solares como elementos de adequação de arquitetura ao clima, definindo os possíveis tipos de proteção, desde os tradicionais aos menos convencionais. Por sua vez, o quarto capítulo constitui-se em aplicação de uma metodologia para confecção dos gráficos das isopletas das temperaturas horárias com o objetivo de graficar os períodos de sombreamento necessários para Natal. Além disso, analisou-se no quinto capítulo as edificações em estudo, observando suas características, tipologias de protetores e sua inserção nas fachadas. Em seguida, no sexto capítulo pretende-se analisar os períodos de sombra proporcionados pelos elementos de proteção das edificações estudadas e recomendar alterações em suas tipologias para melhor se adequar ao período de sombreamento definido para a cidade de Natal/RN. Por fim, a última parte do trabalho tem como objetivo apresentar as conclusões encontradas após as análises e propor recomendações para trabalhos científicos futuros além de diretrizes projetuais para os arquitetos.. 18.

(19) CAPÍTULO 01 REFERENCIAL TEÓRICO. 1.1 –. USO. DA. ILUMINAÇÃO. NATURAL. E. PROTETORES. SOLARES NA ARQUITETURA A relação sol-arquitetura constitui uma referência muito importante para compreender melhor a natureza de muitas construções desde os tempos mais remotos até os dias de hoje. Esta relação ou diálogo tomou formas diferentes dependendo do clima do local. Por exemplo, enquanto no hemisfério norte havia uma busca de luz e calor com grandes aberturas, nas latitudes próximas ao equador, por sua vez, se fazia aberturas menores com elementos de proteção contra a radiação solar (YÁÑEZ, 1988). Nesta contextualização histórica, a abertura passa a ter uma importância elevada, uma vez que é um elemento de captação primária da luz solar. Desde a antiguidade, a janela era uma modificação da porta. Nas casas primitivas a luz entrava através da porta e a fumaça saía através do teto. Nos locais de clima seco, já se encontravam dois tipos de aberturas, uma que seria lateral para a entrada de luz e a outra seria uma espécie de poço por onde a fumaça deveria sair (MASCARÓ, 1983) Segundo MASCARÓ (ibid), das primeiras modificações da porta, surgiu para a iluminação e para a proteção contra o tempo, a meia porta, ou seja, a janela. Mas com o tempo esses motivos deixaram de existir e a janela surgiu como derivação da porta, por isso até recentemente, muitas janelas eram parecidas com portas. MASCARÓ (ibid) diz ainda que, estética e historicamente, as janelas podem ser divididas em duas categorias: de um lado o tipo buraco na parede, característico das aberturas nas antigas paredes auto-portantes e, de outro lado, as janelas enquadradas por um sistema estrutural de colunas e traves. Dentro. 19.

(20) destas divisões, uma grande variedade de tipos de janelas se desenvolveu através da história, passando a ter participação direta na influência da radiação solar no interior dos ambientes. Porém, partindo para um estudo dos indicadores solares, temos que desde o início dos tempos, o homem descobriu a influência que o sol tinha sobre a natureza e conseqüentemente sobre ele mesmo. Dessa forma, via-se que o sol estabelecia os períodos diários e anuais como também influenciava diretamente os ciclos naturais da matéria e energia, assim como os ritmos vitais (YÁÑEZ, 1988). A luz diurna foi usada de diversas maneiras no tempo e no espaço, de acordo com a finalidade a que se destinava o edifício e as características do meio ambiente em que se estava inserido, tanto na arquitetura doméstica quanto na simbólica, sendo, porém o meio ambiente um fator de maior peso na arquitetura espontânea que na erudita, onde outros fatores além do conforto ambiental intervêm (MASCARÓ, 1983). YÁÑEZ (1988) diz ainda que o homem do período neolítico já demonstrava em algumas construções a sua preocupação com as “coisas do céu”, uma vez que dele dependia sua subsistência na terra através da agricultura. Uma dessas construções é o famoso observatório-templo solar e lunar Stonehenge (figura 01), na planície de Salisbury, ao sul da Inglaterra, que foi levantado há aproximadamente 2000 anos a.C. Esta construção de forma circular apresentava os solstícios de verão e inverno com a entrada e saída do verão e inverno. Definitivamente esta obra reflete o grau de conhecimento astronômico do ser humano daquela época. Este grande conhecimento não era de se estranhar, pois, como já foi dito antes, a agricultura desse período baseava toda sua atividade nas diferentes posições do sol, que marcam as diferentes estações do ano (YÁÑEZ, 1988).. 20.

(21) Figura 01: Observatório-templo solar e lunar Stonehenge.Fonte: YÁÑEZ, 1988.. O sol era figura central das religiões primitivas e assim encontramos construções que fazem referência a ele no antigo Egito, Babilônia e culturas précolombianas. Muitas dessas construções no antigo Egito, entre elas as pirâmides demonstram referências solares e lunares. A grande pirâmide, não era somente a tumba de Keops, era o templo do deus solar e tanto sua forma piramidal como sua cor favoreciam a captação de energia solar (YÁÑEZ, 1988). Por sua vez, MASCARÓ (1983) retrata que os egípcios usavam em seus templos uma iluminação bilateral indireta, através de grelhas colocadas sobre suas galerias, sendo que as janelas reduziam-se a estreitas aberturas não só para impedir a entrada excessiva de calor (clima desértico, quente e seco), mas também por razões religiosas (figura 02). Tanto as pirâmides como os obeliscos dessa época, se constituíam em enormes relógios solares, determinando, mediante as sombras, a medida do tempo.. Figura 02: Detalhe do fronte do templo de Edfu, Egito.Fonte: MASCARÓ, 1983.. 21.

(22) No Oriente Médio, na época dos assírios e babilônicos, as janelas dos palácios reais também eram pequenas, pelas mesmas razões que para os egípcios, sendo região com características similares. Continua, ainda MASCARÓ (1983) que na arquitetura mulçumana, adaptada aos climas de luz natural intensa, usa a iluminação filtrada pelos delicados arabescos das janelas e o ritmo das colunatas com seu jogo de luz e sombras. No Palácio de Alhambra em Granada, Espanha, século XIV, a profundidade das arcadas determina uma rica combinação de luz e sombras, ganhando maior variedade pelos arabescos e entalhes profundos como estalactites nas arcadas. Diz ainda MASCARÓ (1983) que na arquitetura espontânea ou doméstica do Egito e Oriente Próximo, o uso de janelas nos tempos remotos dependia da situação social do habitante. Porém, de acordo com YÁÑEZ (1988), com relação a residências, podemos dizer que a “casa de Sócrates” foi a primeira concepção de casa passiva que conhecemos na história. Nesta casa, faz-se menção a maior ou menor penetração dos raios solares segundo a época do ano e a diferente configuração das fachadas norte e sul (Figura 03).. INVERNO. VERÃO. Figura 03: “Casa de Sócrates”. Preocupação com os raios solares segundo a época do ano. Fonte: YÁÑEZ, 1988.. Por sua vez, estudando o urbanismo, podemos dizer que a maioria dos assentamentos urbanos da Antiguidade buscavam climas temperados, como por exemplo, o caso das civilizações que se localizavam ao longo do Mediterrâneo.. 22.

(23) Isto se deve por causa de um bom nível de radiação solar devido a suas latitudes e temperaturas adequadas, como também, a proximidade a grandes massas de água. Um dos primeiros exemplos de cidades com traçados regulares, segundo YÁÑEZ (1988), cujas ruas principais seguiam direções norte-sul e leste-oeste, o que indica um controle de orientação, é a cidade de Mohenjo-Daro, no início do século III AC (figura 04).. Figura 04: Cidade de Mohenjo-Daro. Preocupação com traçado solar. Fonte: YÁÑEZ, 1988.. Outros exemplos de cidades traçadas em quadrículas com orientações que obedecem ao movimento do sol e dos ventos predominantes, também de acordo com YÁÑEZ (1988), são as cidades gregas como Mileto, Olinto, Priene, Knidos, entre outras. Modelo este que será utilizado por Roma, posteriormente pelos espanhóis na América e mais tarde nas cidades norte-americanas. Esta divisão em quadrículas é uma forma que permite um duplo controle: o do solo e o da orientação.. 23.

(24) Outras cidades que merecem destaque também, devido a sua preocupação solar, são Alexandria, no Egito; Apamia, Laodikia e Damasco na Síria. Com a Antiguidade se encerra um ciclo importante onde a concepção da cidade se gera desde uma ordem geométrica, geralmente em quadrículas, que tinham em conta a orientação solar. Em conseqüência encontramos também, na arquitetura, uma preocupação com a radiação solar e pelo clima. Em contraposição, as cidades medievais, por razões de defesa, oferecem uma fisionomia irregular de estrutura radiocêntrica e de perímetro circular ou elíptico. A cidade medieval fechada perde contato com a problemática do sol e sua orientação. A cidade árabe apresenta também poucas preocupações com a orientação, já que em grande parte, se iguala as características da cidade medieval, se adaptando melhor aos climas quentes reduzindo a largura de suas ruas e as aberturas das fachadas protegendo-se, assim, melhor do sol. Muitas de suas arquiteturas se fecham em torno de uns pequenos oásis, que eram pátios aos quais se abrem os vazios maiores dos edifícios combinando água e vegetação para criar um micro-clima mais conveniente (YÁÑEZ, 1988) (Figura 05).. Figura 05: Cidade de Toledo. Exemplo de traçado árabe. Fonte: YÁÑEZ, 1988.. 24.

(25) Dando um grande salto no tempo, chegamos à revolução industrial, onde as cidades européias encontravam-se com seus traçados medievais e sem previsões de planejamento urbano e de legislação social. Com isso, dava-se lugar ao nascimento da classe trabalhadora, que vivia em casas insalubres e com falta de penetração solar, acarretando desta maneira, péssimas condições de moradia e de saúde. Já no início do século XX, mais precisamente no final dos anos vinte e nas décadas seguintes, alguns arquitetos desenvolveram estudos relativos a incidência solar nos edifícios com a finalidade de dar melhores condições de moradia aos seus usuários. Podemos citar como exemplo de alguns arquitetos: Rey e Pidaux, na França; Vinaccia, na Itália; Gropius, na Alemanha; Le Corbusier, na França; Alvar Aalto, na Finlândia, entre tantos outros arquitetos pesquisadores que. influenciaram. na. área. de. pesquisa. em. protetores. solares,. como. exemplificaremos a seguir: -. Irmãos Olgyay: Desenvolveram um importante estudo sobre a relação do edifício com o clima, estabelecendo o método bioclimático que adapta o mesmo ao clima local, tendo em conta a sua forma e orientação(Figura 06).. Figura 06: Estudo dos irmãos Olgyay para edificações em diferentes climas. Fonte: YÁÑEZ, 1988.. 25.

(26) -. Frank l. Wright: Segundo YÁNEZ (1988), este arquiteto. tinha. grande sensibilidade para resolver os problemas climáticos dos locais de seus projetos. Foi o pioneiro no uso de calefação por solo radiante e ar-condicionado, como também realizou desenhos inovadores em iluminação natural, ventilação natural, iluminação indireta, proteção solar entre tantas outras inovações arquitetônicas (YÁÑEZ, 1988, p.39). Ainda, de acordo com o referido autor, este arquiteto também foi um dos pioneiros da arquitetura solar, tendo como grande exemplo de sua obra, a casa denominada “semicírculo solar”. Esta edificação é um bom exemplo de uma arquitetura solar passiva, uma vez que demonstra como projetar em locais de clima frio protegendo o seu interior apenas com formas e funções arquitetônicas (Figura 07).. Figura 07: Interior da casa “semicírculo solar”, Wrigth. Fonte: (YÁÑEZ, 1988). -. Le Corbusier: Considerado o grande mestre da arquitetura moderna, dizia que o sol era uma das chaves da arquitetura e do urbanismo: “O sol, a vegetação, e o espaço são as três matérias primas do urbanismo. Introduzir o sol é o novo e imperioso dever do arquiteto” (YÁÑEZ, 1988, p.43). Dentro deste breve e incompleto resumo arquitetônico, podemos destacar, como exemplo, no campo da arquitetura solar, o Palácio de Justiça de Chandigard, onde se. 26.

(27) encontra uma grande preocupação no controle da ventilação natural e proteção solar das fachadas (Figura 08).. Figura 08: Palácio da Justiça de Chandigarh, Índia. Le Corbusier. Fonte: (YÁÑEZ, 1988).. No entanto, estes mesmos arquitetos sofreram críticas quanto aos estudos e aplicações dos protetores solares. É o que aponta SZOKOLAY, em seu livro Passive Solar System: Solar Architecture, que retrata os arquitetos modernos tendo a intenção de trabalhar em seus projetos a proteção solar, mostrando que eles estavam na direção correta, porém, possuindo um conteúdo informativo deficiente, a exemplo dos raios solares divergentes de Le Corbusier (Figura 09).. Figura 09: Croqui de Le Corbusier mostrando os raios solares divergentes. Fonte: (Yáñez, 1988).. Da mesma forma, HARKNESS (1978) também analisa alguns arquitetos do movimento moderno, do ponto de vista arquitetura x conforto, demonstrando a inadequação de alguns dos seus trabalhos. Como por exemplo, podemos citar. 27.

(28) Mies Van Der Rohe em seu projeto “Farnsworth House”, que foi considerada como impossível de ser aquecida no inverno, e intoleravelmente quente no verão, chegando a ser processado pelo proprietário da residência. Cita ainda este autor que Mies Van Der Rohe, em toda sua vida profissional, não apresentou nenhuma influência de consideração ao projeto com relação ao controle de radiação solar. Diferentemente daquele arquiteto, Le Corbusier em sua vida profissional, teve a preocupação do controle da radiação solar, cita HARKNESS (1978). Ratificando SZOKOLAY, este autor mostra que em alguns projetos, Le Corbusier usa inadequadamente os protetores solares, acarretando em mudanças na ocupação dos espaços internos por falta de condições de uso, como por exemplo, no projeto da “Corte de Justiça”, em Chandigarh, na Índia. Vimos, neste breve histórico, que ao longo do tempo, o homem sempre procurou estudar e compreender melhor os movimentos do sol para ter um conforto ambiental satisfatório. Vimos também que esta preocupação abrangeu desde o uso correto da iluminação natural através das janelas – buscando uma satisfação térmica interior – até a forma de se orientar corretamente uma cidade inteira visando uma penetração adequada dos raios solares. Finalizando este estudo,. mostramos. que. alguns. arquitetos. desenvolveram. pesquisas. e. experiências arquitetônicas que possibilitaram o uso adequado da incidência solar para o bem estar do ser humano. Pesquisas estas que, em alguns casos, poderiam ter sido mais aprofundadas, uma vez que as mesmas tiveram fortes influências na arquitetura da época, acarretando em cópias de modelos arquitetônicos como produtos acabados e totalmente eficientes no ponto de vista da proteção solar e conforto térmico. Nestes estudos, o objetivo maior era o conforto térmico, tanto para os climas frios quanto para os quentes. É neste último onde se concentra a nossa pesquisa, uma vez que nela se encontra o uso de protetores solares arquitetônicos nas edificações como forma de barreira ao sol no interior dos ambientes. Passaremos a estudar agora como estes protetores solares foram introduzidos na arquitetura brasileira e como ele foi desenvolvido e aplicado nas edificações de nossa arquitetura moderna.. 28.

(29) 1.2 – USO DE PROTETORES SOLARES NA ARQUITETURA BRASILEIRA Segundo BITTENCOURT (2000), os primeiros exemplos de arquitetura adequada ao clima no Brasil são provenientes dos índios. As aldeias eram circulares e eram usados materiais construtivos que possibilitavam um isolamento térmico. Estes materiais diminuíam o calor proveniente do sol durante o dia e, durante a noite, não permitiam que o calor produzido no interior do ambiente fosse perdido. Dessa forma, deixaria uma temperatura agradável durante as 24 horas. MASCARÓ (1983) também confirma esta teoria afirmando que devido os índios se localizarem geralmente em zonas tropicais úmidas, era extremamente necessário uma proteção eficiente contra a penetração dos raios diretos do sol para, dessa maneira, evitar o aquecimento do local. Com isso, a oca realizava essa tarefa, pois as aberturas que nela existiam, eram pequenas, servindo apenas como local de entrada e saída. Outro exemplo citado por BITTENCOURT (2000) é o caso das aldeias de pescadores do litoral nordestino brasileiro. Mais uma vez, vê-se o uso dos materiais construtivos que permitem ao mesmo tempo uma boa proteção solar (normalmente essas aldeias são localizadas entre coqueirais, que servem de um bom protetor natural) e uma excelente ventilação. Um dos exemplos mais influentes e que ainda hoje é largamente utilizado pelos arquitetos, principalmente no nordeste brasileiro, é proveniente da época da dominação portuguesa no Brasil: as varandas. Como normalmente as varandas circundavam toda a edificação, os ambientes internos praticamente não recebiam uma incidência solar direta, fazendo com que houvesse um grau de satisfação elevado no tocante ao conforto térmico (Figura 10).. 29.

(30) Figura 10: Exemplo de uso de varanda na arquitetura colonial como protetor solar. Fonte: Casas de Fazendas. Ratificando BITTENCOURT, BRUAND (1999) diz que um dos elementos que mais interferiram na arquitetura brasileira, foi o fator clima. Segundo este (1999), o primeiro problema que se colocava para os arquitetos era o de se combater o calor excessivo no verão e a grande luminosidade proveniente de uma insolação intensa. Para GÓES (1993), os primeiros estudos realizados em nosso país para uma melhor compreensão das condicionantes climáticas são do período colonial. Neste período, escreve GÓES (1993, p.01), “os centros urbanos cresceram delineando. ruas. estreitas,. com. as. edificações. implantadas. sobre. os. alinhamentos”. Diz ainda BRUAND (1999) que, mesmo com a introdução do estilo neoclássico na arquitetura brasileira nesta época - com suas galerias em arcadas se adaptando a função de protetores solares - o que se observava na época, eram edificações altas e irregulares possuindo nas suas fachadas sacadas e varandas de rótulas tão expostas que pareciam se tocar no meio da rua. Com essas sacadas protegendo as ruas da incidência solar e, conseqüentemente, a pouca. 30.

(31) espessura das mesmas com seus prédios elevados, acarretavam, assim, em uma redução da exposição solar tornando o passeio mais agradável. Porém, ainda de acordo com GÓES (1993), os principais dispositivos de proteção às aberturas das fachadas nesta época são os Muxarabis1 – associados a balcões e sacadas, e as Gelosias2 – complementares às janelas. Esses elementos eram formados por treliças de madeira que filtravam a ventilação e a luz solar, uma vez que nesse período o vidro não tinha o seu uso disseminado nas esquadrias. Outro elemento de proteção que surgiu ainda nesse período, nas cidades, foi a varanda dos fundos da casa como um lugar de várias funções, com local de jantar, lazer e principalmente tendo funcionado como um grande beiral que filtrava a luz solar, exatamente como nas edificações rurais (GÓES,1993). Esta característica arquitetônica ainda hoje é largamente utilizada em nossa cultura, principalmente na região nordeste do Brasil, e teve sua evidência mais acentuada a partir do começo do século XX, com as obras do arquiteto Wachavchik, principalmente com o projeto de sua residência em São Paulo, no ano de 1928 (BRUAND, 1999). De acordo com GÓES (1993) “como período de transição, o fim do século XIX e o começo do século XX, houve o aparecimento de algumas manifestações arquitetônicas como o neoclassicismo, ecletismo, art-noveau, que não trouxeram nenhuma novidade aos elementos de proteção solar. Pelo contrário, a herança da arquitetura mourisca, como o muxarabi e a gelosia, neste período, foram esquecidos e não mais colocados em prática”. Somente com o movimento “neocolonial”, no começo do século XX, houve uma iniciativa de pesquisas realizadas em algumas cidades brasileiras, como Ouro Preto e Olinda, com o. 1. Muxarabi, segundo Pinto apud Góes (1993), consistia em “abalcoado bem saliente, em que quase sempre as grades estavam providas de postigos movediços, semelhantes aos para-ventos. As fasquias ou reixas empregadas, tanto as dos postigos como as do restante da construção, formavam malhas quadradas. Herança do repertório arquitetônico árabe, teve seu uso apropriado de início nas fortificações militares, sendo, mais tarde, levado para a construção civil”. 2. Gelosias, segundo Santos apud Góes (1993), eram armários de três faces em rótulas (treliças de madeira) que não atingiam a parte superior dos vãos, com cimalhas no topo e tendo por trás janelas rasgadas.. 31.

(32) intuito de fazer surgir um resgate ao uso de elementos arquitetônicos que servissem de protetores solares, porém com novas interpretações. “Na verdade, esse movimento foi a primeira manifestação de uma tomada de consciência, por parte dos brasileiros, das possibilidades de seu país e da sua originalidade.. Neste. período. houve. uma. arquitetura. preocupada,. não. simplesmente em copiar, e sim, voltada a adaptar a sua arquitetura, que tinha forte influência portuguesa dos séculos XVII e XVIII, de acordo com uma linguagem contemporânea permitida pela técnica construtiva da época” (BRUAND, 1999, p.77). Ainda segundo BRUAND (1999), o estilo neocolonial constituiu-se em uma transição necessária entre o ecletismo de caráter histórico e o advento de um racionalismo moderno, consolidando-se a partir de 1920.. 1.3. – CONSOLIDAÇÃO DO USO DE PROTETOR SOLAR EM EDIFICAÇÕES NO BRASIL Foi no ano de 1936 que ocorreu um marco fundamental na história da. arquitetura brasileira: a vinda do arquiteto Le Corbusier ao Brasil, a convite do então Ministro da Educação e Saúde Gustavo Capanema, para assessorar a equipe de arquitetos encarregada do projeto do edifício do Ministério. Desse trabalho, resultou o célebre edifício do Ministério da Educação e Saúde, concluído em 1943, marco da transformação decisiva da arquitetura contemporânea no Brasil (Figuras 11 e 12).. 32.

(33) Figura 11: Ministério da Educação e Saúde/RJ. Lúcio Costa e equipe. Fonte: (Bruand, 1999).. Figura 12: Ministério da Educação e Saúde/RJ – vista interna. Lúcio Costa e equipe. Fonte: (Bruand, 1999).. 33.

(34) O convite ao arquiteto franco-suíço foi feito devido a sua grande influência na arquitetura internacional na época, onde suas opiniões e idéias eram muito apreciadas e respeitadas. Como o processo de contratação do projeto foi muito atribulado3, para se ter uma maior credibilidade aos estudos, Lúcio Costa4, que já era conhecedor das idéias de Le Corbusier, achou prudente convidar o mestre para amenizar as questões que estavam em jogo. Neste período, Le Corbusier já estava modificando ou aperfeiçoando os conceitos de proteção solar. Conceitos estes que eram muito antigos, como foi visto anteriormente, porém cabe a ele dar uma nova tipologia arquitetônica regida por novos princípios construtivos e programáticos. Após experimentar a proteção solar das fachadas com o uso de balcões ao longo da década de 20, Le Corbusier previu em um projeto de conjunto residencial para Barcelona (1933) o uso de lâminas com pivotamento horizontal protegendo as janelas. No mesmo ano, em Alger5, em outro projeto de programa semelhante, o arquiteto concebeu o uso de elementos vazados (GÓES, 1993). Segundo JORGE (1995), Le Corbusier transformava a janela num ato de luz onde o externo deveria ser contemplado, porém era importante haver uma preocupação com a incidência solar. Por esse motivo criou o “brise-soleil”, que de acordo com BAKER (1994), para ele o mesmo funcionava como um filtro, com uma pele permeável que rodea o edifício permitindo a penetração espacial suavizando o impacto da relação entre a massa da edificação e o espaço que o envolve. Diz ainda BAKER (1994, p.312) que para o arquiteto franco-suíço,...”o brise-soleil destruía a sensação de forma cúbica das edificações dando um significado à forma através de um tratamento superficial”. Baseado nos estudos iniciais do mestre arquiteto, a equipe brasileira passou a adaptar, então, estas idéias para a realidade do local, no tocante ao 3. O projeto contratado não foi o vencedor do concurso. O projeto vencedor foi o do arquiteto Archimedes Memória. 4 Lúcio Costa, que era o chefe da equipe para o projeto do Ministério da Educação e Saúde, tinha como arquitetos colaboradores: Oscar Niemeyer, Carlos Leão, Jorge Moreira, Affonso Reidy e Ernani Vasconcelos. 5 Nessa ocasião Le Corbusier usou o termo brise-soleil para descrever o elemento de proteção solar externa. In: (GÓES, 1993).. 34.

(35) clima e ao conforto ambiental. De acordo com GÓES (1993), o primeiro estudo para a sede do Ministério, considerando sua locação em terreno na antiga praia de Santa Luzia, apresentou brise-soleils protegendo parcialmente a fachada posterior (orientação norte, desenhados a maneira dos protetores previstos para Argel). Diz o mesmo autor que o segundo estudo não registra o uso de proteção solar para a fachada principal (orientação nordeste), prevendo proteção parcial na fachada posterior. Alertado para o fato às vésperas da partida do Brasil, Le Corbusier recomenda verbalmente o uso dos brises na fachada mais ensolarada. Este último estudo serviu como base ao projeto definitivo (GÓES, 1993). Esta obra, que poderíamos dizer ser uma das precursoras dos “edifícios inteligentes”, apresentava uma preocupação com a ventilação cruzada constante e também pelo uso de simples divisórias a meia altura, fáceis de modificar quando necessário, acarretando em uma maior flexibilidade do uso dos espaços para trabalho. O autor entende que “Edifício Inteligente” é aquele que aproveita ao máximo todo o espaço disponível, tornando-o mais produtivo com uma grande redução energética e projetado levando-se em consideração a insolação das fachadas como também sua ventilação natural. Possui como pontos fundamentais os. seguintes. aspectos:. flexibilidade,. infra-estrutura. adequada,. elementos. construtivos racionais, serviços de qualidade e variados, além de um bom gerenciamento de todos os sistemas integrados. Segundo BRUAND (1999), a fachada sudeste do prédio do MEC (...), recebia diretamente os raios solares apenas alguns dias do ano e no período da manhã, fora do horário de trabalho. Nela foi adotado o uso de grandes caixilhos de vidro, possibilitando a máxima penetração da luz solar, sem aumentar o ganho térmico no interior dos escritórios. Ao contrário desta fachada, continua BRUAND (1999), a face oposta necessitava de uma proteção solar diária. Para proteger dos raios solares, inicialmente, tentou-se utilizar venezianas ou persianas, prontamente rejeitadas devido aos seus custos elevados. Foi então que surgiu a possibilidade do uso do “brise-soleil”. O estudo de orientação solar da época levou os arquitetos a. 35.

(36) pensarem. em. uma. solução. com. emprego. de. lâminas. horizontais,. necessariamente móveis, já que o brise-soleil fixo, mesmo assegurando uma proteção eficaz nos dias claros, faria com que nos dias escuros fosse necessário utilizar iluminação artificial. Assim, a equipe brasileira optou por um sistema móvel, que permitia orientar as placas de proteção de acordo com a incidência dos ângulos dos raios solares. Esta solução adotada proporcionou um grande apelo visual, em virtude do movimento causado nas fachadas pelos brises móveis. Segundo GÓES (1993, p.14) Le Corbusier, que perdera o contato com a equipe após sua partida, conheceu o projeto definitivo somente próximo à inauguração da obra, em 1945. Naquela ocasião, criticou a mobilidade das lâminas horizontais, convicto de que não cabia ao usuário a decisão de como dispor da luz natural, mas ao projetista. Além disso, não lhe agradou o aspecto mutável da fachada, preferindo um padrão regular. Ao tomar conhecimento dessas críticas, Lúcio Costa determinou que os painéis fossem fixados numa inclinação constante. Finalizando, o mesmo autor diz ainda que o uso de brise-soleils no Brasil se deu de forma sistemática a partir da década de 40, com a disseminação dos conceitos funcionalistas na teoria e na prática projetivas dos arquitetos. Após esse período, muitos arquitetos se destacaram pelo uso de protetores solares em seus projetos. São eles6: M.M.M. Roberto, Lúcio Costa, Oscar Niemeyer, Affonso Eduardo Reidy, entre tantos outros que contribuíram para o desenvolvimento destes elementos arquitetônicos. Para ilustrar melhor essa contribuição, mostraremos alguns exemplos de nossa arquitetura moderna que utilizou protetores solares em suas fachadas. Começamos pelo escritório M.M.M. Roberto que foi pioneiro no campo da arquitetura moderna. De acordo com GÓES (1993, p. 16), certamente foi o que mais ousou em termos de design de proteção solar. Todos os projetos mais importantes do grupo incorporaram os mais diversos tipos de brises. Podemos exemplificar com os seguintes projetos:. 6. Fonte de pesquisa: XAVIER, BRITO E NOBRE, in GÓES, 1999; BRUAND, 1999.. 36.

(37) -. Edifício Marquês de Herval (1952): Esta edificação utilizou basculantes em alumínio, sustentado por armações metálicas inclinadas e arqueado, de modo a possibilitar a visibilidade do ambiente externo (Figuras 13 e 14).. Figura 13: Detalhe das persianas basculantes em alumínio. Fonte: (BRUAND, 1999).. 37.

(38) Figura 14: Croqui das persianas basculantes. Fonte: (GOÉS, 1993).. -. Edifício Seguradoras (1949): Utilização de painéis de venezianas pivotantes com relação ao eixo horizontal apoiado em lajes vazadas em balanço (Figura 15).. Figura 15: Vista geral do edifício Seguradoras.M.M.M.Roberto (1949). Fonte: (GOÉS, 1993).. 38.

(39) Analisando outro grande arquiteto da época, Affonso Eduardo Reidy, verificamos também uma grande quantidade de tipologias de protetores, utilizados principalmente em edifícios públicos. Temos como exemplo seu o Museu de Arte Moderna do Rio de Janeiro, projetado em 1953 (Figura 16).. Figura 16: Vista geral do Museu de Arte Moderna do Rio de Janeiro. Reidy(1953). Fonte: (GOÉS, 1993).. Por fim, temos outro grande ícone da arquitetura brasileira, como Oscar Niemeyer. Possuidor de grande acervo arquitetônico, onde seria objeto de estudo individualizado, utilizou elementos de proteção aos raios solares em vários dos seus projetos. Apenas para exemplificar, mostraremos o edifício do Hospital Sul América, projetado em 1952, onde utilizou brises verticais e elementos vazados cerâmicos na fachada Norte (Figura17).. Figura 17: Vista geral do Hospital Sul América. Oscar Niemeyer (1952). Fonte: (GOÉS, 1993).. 39.

(40) Nesta última parte do capítulo, tivemos uma abordagem geral de como o elemento de proteção aos raios solares foi introduzido na concepção arquitetônica brasileira. Sendo usado nas mais variadas formas de edificação, desde casas até edifícios públicos. Estes últimos foram os maiores alvos dos nossos arquitetos modernos, nos quais puderam colocar em prática toda a sua capacidade criativa. Aliado à parte estética, os arquitetos da época se preocupavam, também, com a eficácia destes elementos arquitetônicos. Devido a isto, sentiram a necessidade de estudar e compreender melhor a geometria solar, de forma a permitir um sombreamento perfeito no interior dos ambientes dos edifícios. No próximo capítulo, passaremos a pesquisar, para um melhor entendimento dessa geometria, os possíveis movimentos do sol.. 40.

(41) CAPÍTULO 02 GEOMETRIA DA INSOLAÇÃO E AS CARTAS SOLARES 2.1 – GEOMETRIA DA INSOLAÇÃO Quando se fala em arquitetura, deve-se pensar sempre nas condições climáticas da região para que a intenção arquitetural possa corresponder aos objetivos propostos. Neste contexto, inclui-se a necessidade do conhecimento da geometria solar. Foi estudando esta geometria que os arquitetos modernos – como vimos no capítulo anterior – no começo do século 20, começaram a compreender o funcionamento do sol e, só assim, tiveram condições de criar elementos de proteção aos seus raios, mesmos com algumas deficiências. Para OLGYAY, em “Arquitetura y Clima” (1998), esta preocupação com o local remonta desde os homens primitivos, onde já neste período, se estudava os movimentos do sol buscando uma perfeita harmonia entre moradia/orientação solar e bem estar térmico, considerando também... “a topografia, as exigências de privacidade, os prazeres que proporcionavam as vistas, a redução de ruídos e os fatores climáticos referentes ao vento e a radiação solar”(OLGYAY, 1998, p.53). Complementando esta informação, VIANA e GONÇALVES (2001, p.22), em seu livro “Iluminação e Arquitetura”, dizem que... “a quantidade de luz natural que chega ao solo e o seu período de disponibilidade também dependem das características geográficas e urbanas da área em questão. Este conceito procura abordar parâmetros de latitude, orientação, inclinação e morfologia do terreno”. De acordo com FROTA e SCHIFFER (1998, p.75), “para proteger a envoltória de uma edificação, seja com elementos construídos, seja com vegetação, é necessário poder-se determinar a posição do Sol, para o local em questão, na época do ano em que se deseja barrar seus raios diretos. Para tal, tem-se que recorrer a algumas noções básicas da Geometria da Insolação, a qual. 41.

(42) possibilitará determinar, graficamente, os ângulos de incidência do Sol, em função da latitude, da hora e da época do ano”. Complementando esta informação, VIANA e GONÇALVES (2001, p.15), retratam que “o sol libera uma quantidade aproximada de seis bilhões de lumens para cada metro quadrado de sua superfície. Deste valor são absorvidos 20% desta luz e refletidos 25% de volta ao espaço. Uma parte dos 55% restantes chega à superfície da Terra diretamente em forma de feixe de raios paralelos, que é a chamada luz direta. Outra fração é difundida pelas camadas da atmosfera, nuvens e outros elementos com a própria composição do ar, compondo então a luz difusa”. Continuam VIANA e GONÇALVES (2001, p.22) que “para efeito de simplificação de conceitos e cálculos, o céu estabelecido para os estudos de trajetória do Sol é considerado como sendo uma grande luminária em forma de meia esfera que é chamada de abóbada celeste”. Relatam ainda, estes mesmos autores, que a luz natural ao longo do ano sofre alterações de intensidade luminosa em virtude das diferentes latitudes existentes. Para as latitudes mais altas os dias no verão são bem mais longos que as noites, enquanto que no inverno os dias são mais curtos. Por sua vez, as regiões com latitudes mais baixas, não ocorre essa variação entre dia e noite ao longo do ano (Figura 18).. Figura 18: Radiação solar e latitude. Fonte: (FROTA; SCHIFFER, 1998). Analisando o Sol, de um ponto qualquer da superfície terrestre, temos a sensação de que ele se movimenta em relação à Terra. Este efeito ocorre devido. 42.

(43) aos movimentos de rotação e translação do nosso planeta e da inclinação de seu eixo em relação ao plano de elíptica que é em torno de 23º27’, que é denominado Movimento Aparente do Sol. FROTA e SCHIFFER (1998, p.81) descrevem o movimento aparente do Sol “como uma série sucessiva de circunferências na esfera celeste, paralelas ao equador celeste, com inclinações sobre o plano do horizonte variando em função da latitude do observador” (Figura 19). Continuam as autoras que “este movimento diário do Sol é denominado trajetória aparente do Sol. Assim, pode-se determinar uma trajetória (...) para cada dia do ano, em função de cada latitude diversa da Terra”.. Figura 19: Movimento aparente das estrelas. Fonte: (FROTA; SCHIFFER, 1998). Segundo as mesmas autoras “pelo movimento de rotação da Terra um observador, situado em uma dada latitude terá a impressão de que todos os corpos celestes, inclusive o Sol, se movimentam no céu descrevendo um círculo paralelo ao equador celeste (...) Já o movimento de translação da Terra afeta apenas o Sol e os corpos celestes pertencentes ao sistema solar”. Concluem que “destas trajetórias, (...), pelo menos três são indicadas graficamente: as dos solstícios, que são as extremas do percurso, e as dos equinócios. No solstício de verão tem-se sempre o dia mais longo do ano e no de inverno, o mais curto, a menos no plano do Equador”(FROTA; SCHIFFER, 1998, p.80 e 81).. 43.

(44) Segundo BITTENCOURT (2000) “solstício é a época do ano na qual o eixo de rotação da terra se acha no plano perpendicular ao plano da elíptica passando pelo centro do Sol. Isto se dá em 22 de dezembro e em 22 de junho. O termo solstício é de origem latina e significa” sol parado “. Já equinócio, palavra de origem latina que significa” dias iguais “, corresponde ao período do ano em que os dias têm a mesma duração que as noites, e coincide com os dias 21 de março e 24 de setembro” (BITTENCOURT, 2000, p.23).. 2.2 – COORDENADAS SOLARES: AZIMUTE E ALTITUDE Após estudarmos os movimentos do Sol, faz-se necessário agora, transformar esse conhecimento em linguagem gráfica através dos diagramas solares. Porém, antes de iniciarmos quaisquer estudos relacionados com a insolação é necessário ter conhecimento de alguns termos que sempre são referenciados em qualquer pesquisa desta área: altitude solar e azimute solar. Como diz GONZÁLEZ (GONZÁLEZ et al,1986, p.131) “necessitamos conhecer as posições e trajetórias aparentes que experimenta o Sol ao longo do ano, com respeito ao local onde se localiza a edificação. Para localizar o Sol para uma posição qualquer na esfera celeste se necessitam duas coordenadas denominadas altitude e azimute”. Estas coordenadas representam as posições e trajetórias aparentes do sol ao longo do ano. A primeira diz respeito ao ângulo em um plano vertical entre os raios solares e a projeção dos mesmos sobre o plano do horizonte. Já a segunda coordenada, azimute solar, é o ângulo, no plano do horizonte, que é formado entre a projeção dos raios solares e a direção do Norte (Figura 21).. 44.

(45) ZÊNITE. O ALTITUDE. P. S. N. AZIMUTE. E. Figura 21: Coordenadas solares: azimute e altitude. Fonte: (GONZÁLEZ et alli, 1986). 2.3 – ESTUDO DOS DIAGRAMAS SOLARES Para GONZÁLEZ (ibid, 1986, p.132) “as coordenadas solares podem ser calculadas por procedimentos analítico-matemáticos e estatísticos, representandose por tabelas numéricas (...) ou através de um mapa da esfera celeste melhor conhecido por gráfico ou diagrama solar”. Segundo FROTA e SHIFFER (2000), cartas solares, ou diagramas solares, são a representação gráfica das trajetórias aparentes do Sol projetadas no plano do horizonte do observador, para cada latitude específica. Em nosso estudo, adotaremos o sistema estereográfico de representação. Sistema este que procura representar as trajetórias do sol sobre o plano do horizonte, para um ponto de observação localizado na superfície da terra, aplicando os princípios das projeções cônicas. Nesta representação, o ponto de vista da projeção encontra-se no Nadir (Z’), que vem a ser um ponto diametralmente oposto ao Zênite (Z) na esfera celeste.1 (Figura 22) 1. Segundo FROTA (2000, p.77) “se traçarmos uma linha que passa pelo observador e é perpendicular ao seu plano do horizonte, ela encontrará a esfera celeste em dois pontos: o que se situa acima do observador é denominado Zênite (Z) e aquele abaixo, Nadir (Z’)”.. 45.

(46) Z. TRAJETÓRIA APARENTE DO SOL. P1 P2. P3. S. P1. P2. P3. N PROJEÇÃO DA TRAJETÓRIA APARENTE DO SOL NO PLANO DO OBSERVADOR. Z'. PLANO DO OBSERVADOR. Figura 22: Projeção estereográfica das trajetórias solares. Fonte: (FROTA, 2000).. 2.4 – CONFECÇÃO DOS DIAGRAMAS SOLARES ATRAVÉS DO SISTEMA ESTEREOGRÁFICO DE REPRESENTAÇÃO. De acordo com GONZÁLEZ (GONZÁLEZ et al, 1986, p.141), podemos descrever este sistema de representação da seguinte forma: a) “O plano do horizonte aparece representado mediante um círculo; b) O azimute solar se determina em função do ângulo que conforma a projeção dos raios luminosos sobre o horizonte e a direção norte-sul. A escala para a leitura dos azimutes se localiza perimetralmente a linha do horizonte; c) A altitude solar se determina pelo giro da projeção do sol para a posição considerada até a escala correspondente localizada sobre o eixo Norte; d) As trajetórias solares aparentes constituem circunferências ou porções das mesmas, a exceção das que tocam no Nadir, que aparecem representadas por uma linha reta;. 46.

(47) e) As linhas horárias são circunferências ou porções delas mesmas, excetuando-se a linha que corresponde ao meio-dia, que é uma linha reta. Estas linhas se unem com as projeções correspondentes aos pólos celestes. Ainda, de acordo com GONZÁLEZ (ibid, 1986, p.144), em seu livro Proyecto Clima Y Arquitectura, podemos fazer as seguintes observações sobre este sistema de representação gráfica da trajetória solar: a) Os. intervalos. correspondentes. à. altitude. solar. aparecem. comprimidos até o zênite e vão aumentando até as bordas do diagrama; b) A leitura das coordenadas solares é bastante precisa e rápida, sobretudo para baixas altitudes do sol. Para as altas, se apresenta desfavorável. c) O traçado para as trajetórias e linhas horárias é bastante simples, já que constituem, de uma forma geral, arcos de circunferência; d) Constitui uma representação visual analógica e concreta do movimento solar na abóbada celeste, com o observador situado no ponto Nadir da mesma; e) Pode-se anexar gráficos para a determinação dos ângulos de sombra vertical e horizontal (máscara de sombras). É um dos sistemas mais utilizados no mundo e existem desenhos para uma grande variedade de latitudes, tanto do hemisfério Norte com do hemisfério sul (Figura 23).. 47.