Avaliação do desempenho térmico de habitações de interesse social: estudo
de caso da NBR 15575 para o município de Sinop - MT
Evaluation of the thermal performance of social housing: a case study of NBR 15575
to Sinop - MT
Mirian Laco1, Marlon Leão2
Resumo: A sensação de conforto térmico no ambiente construído é essencial para qualidade de vida dos ocupantes. Esta pesquisa teve como finalidade avaliar a eficiência da NBR 15575 Edificações Habitacionais – Desempenho no que tange o desempenho térmico de habitações de interesse social identificando quantitativamente o aumento do conforto com a implantação da norma para o clima de Sinop - MT. Para tal avaliação foram construídos dois protótipos, um para representar a habitação construída atualmente na cidade e outro para representar a edificação construída segundo a nova NBR 15575. Além do nível mínimo de desempenho exigido pela norma, foram testados os níveis intermediário e superior. No interior dos protótipos foram instalados termômetros de globo para determinar a temperatura de bulbo seco e bulbo úmido. Cada nível de desempenho foi medido durante dois dias, um dia com esquadrias abertas e outro com esquadrias fechadas. Os dados externos foram coletados através de uma estação metereológica instalada próxima aos protótipos. De modo geral as temperaturas do protótipo construído conforme a recomendação da NBR foram ligeiramente menores do que o protótipo que representa o padrão construtivo atual, porém não houve um aumento significativo do conforto térmico. Apesar das limitações do presente estudo, estes dados podem indicar que a nova NBR 15575 não contribui de forma significativa para o aumento do conforto térmico em habitações construídas sob climas semelhantes ao da cidade de Sinop – MT.
Palavras-chave: zona bioclimática; conforto térmico; protótipos;
Abstract: The thermal comfort feeling in the built environment is essential to occupants’ life quality. This paper aimed to evaluate the efficiency of NBR 15575 Buildings Housing - Performance regarding to thermal performance of social housing by identifying quantitatively the comfort increasing with the implementation of the standard for the climate of Sinop city - MT. For this review two prototypes were made, the first one was built to represent the current housing in the city and the other to represent a new building according to NBR 15575. In addition to the minimum level of performance required by the standard, the intermediate and upper levels were also tested. Inside of the prototypes were installed globe thermometers to determine the temperature of dry and wet bulb. Each level of performance was measured for two days, the first one with opened windows and the other with closed ones. The external data was collected through a meteorological station installed near of the prototypes. Altogether the temperatures of prototype built as recommended by the NBR were slightly smaller than the prototype that represents the current standard building. However, there was not a significant increase in thermal comfort. Despite the limitations of this article, these data may indicate that the new NBR 15575 does not contribute significantly in increasing of thermal comfort in dwellings built under the similar climates Sinop city - MT.
Keywords: bioclimatic zone; thermal confort; prototypes. 1 Introdução
Cada vez mais ouve-se falar no aumento do consumo de energia elétrica. Ondas de calor por todo o país levam a população à uma corrida em busca de condicionadores de ar. Com um regime irregular de chuvas, questionou-se até se as hidrelétricas teriam capacidade para suprir o abastecimento de energia elétrica para todo o país. Grande parte desse consumo poderia ser evitado se as edificações fossem projetadas para garantir conforto aos ocupantes até mesmo nos dias mais quentes do ano. Nesse contexto torna-se evidente a importância do conhecimento, por parte dos profissionais da construção, acerca dos materiais e das técnicas construtivas necessárias para que as edificações possuam características que as tornem confortáveis e eficientes.
O uso de materiais que melhor se adaptam às
características do clima da região é de suma importância para garantir as condições de conforto térmico do ambiente construído. A escolha desses materiais exige conhecimento acerca de suas propriedades térmicas e ópticas. Em locais de clima quente, os materiais da cobertura, paredes e aberturas, devem ser adequados a fim de evitar ganhos térmicos desnecessários e garantir condições de conforto no interior. (LAMBERTS et al., 1997, p. 24)
As normas de desempenho térmico surgem com o intuito de aprimorar a qualidade das habitações tornando-as mais eficientes e econômicas. A
NBR 15220-3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social estabelece orientações e estratégias construtivas para o desempenho térmico das edificações de caráter não obrigatório (ABNT, 2005).
Com a finalidade de normatizar a construção de habitações surge a NBR 15575 Edificações Habitacionais – Desempenho, que foi aprovada em 2008, e entrou em vigor em julho de 2013. Essa norma estabelece, dentre outras diretrizes, que as 1
Acadêmica do curso de Egenharia Civil, UNEMAT, Sinop-MT, Brasil, [email protected]
2
Doutor, Professor Visitante, UNEMAT, Sinop-MT, Brasil, [email protected]
edificações devem atender as exigências de desempenho térmico conforme a região em que se localizam e as características bioclimáticas da mesma (ABNT, 2013).
O início da vigência da norma pode representar uma grande melhoria na qualidade das novas habitações, principalmente as de Interesse Social, que geralmente são habitações construídas em larga escala em conjuntos habitacionais padronizados, priorizando espaços cada vez menores e utilizando materiais de baixo custo. Os projetos, em sua grande maioria, não levam em consideração as variáveis climáticas da região e nem seguem recomendações para garantir conforto ao usuário.
A norma NBR 15575 entrou em vigor há pouco tempo, portanto é de suma importância que se verifique através de testes se ela cumprirá efetivamente o seu papel de melhorar a qualidade das edificações, principalmente quando se trata de habitações de interesse social. Neste contexto essa pesquisa tem como objetivo a avaliação da eficiência da NBR 15575, no que diz respeito ao desempenho térmico da edificação, para o clima da cidade de Sinop-MT. 2 Habitação de Interesse Social
Na sua definição mais simples, habitação pode ser conceituada como abrigo. As primeiras civilizações já utilizavam os recursos naturais, como cavernas e copas de árvores, como abrigo. Com o passar do tempo, e o desenvolvimento das habilidades humanas, os abrigos foram se tornando cada vez mais elaborados. Nesse contexto, para que uma habitação cumpra sua função ela deve possuir um espaço confortável e seguro para seus ocupantes e deve estar integrada ao ambiente em que se localiza. Pode-se dizer então, que o conceito de habitação não é restrito à unidade habitacional, mas deve ser apontado de uma forma ampla, englobando também o seu entorno. Quando tratamos de habitações urbanas, esse conceito engloba os serviços urbanos, a infraestrutura urbana e os equipamentos sociais. (ABIKO, 1995, p.3)
Habitação popular é uma expressão que define as moradias voltadas para a população de baixa renda. Além dessa expressão, existem diversas outras como habitação de interesse social, habitação social, habitação de baixo custo, entre outras. O termo Habitação de Interesse Social era utilizado pelo extinto Banco Nacional da Habitação (BNH) nos seus programas para a população de baixa renda, e continua a ser utilizado hoje em dia por diversas instituições da área habitacional. (ABIKO, 1995, p.12) 3 Conforto térmico
Conforto térmico pode ser definido como o estado da mente do ser humano que manifesta satisfação com o ambiente térmico em que está inserido. Quando o ambiente apresenta temperaturas elevadas o corpo sente dificuldade para eliminar o calor, apresentando vasodilatação; o volume de sangue aumenta, o ritmo cardíaco acelera e ocorre a transpiração. Entretanto, quando o ambiente apresenta baixas temperaturas, o organismo tem dificuldades de manter o calor ocasionando a vasoconstrição; ocorre a diminuição do volume de sangue e do ritmo cardíaco e surge o arrepio e o tiritar, que provocam movimentação acarretando o aumento do calor. Ou seja, as trocas de
calor são realizadas através da pele, que é o principal órgão termo-regulador do corpo humano. (LAMBERTS et al., 2005, p.5)
As variáveis de conforto térmico são dividas em variáveis humanas: metabolismo e resistência térmica; e variáveis ambientais: temperatura do ar, temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade relativa do ar. A umidade do ar influencia nas perdas de calor por evaporação. Quando a temperatura do meio apresenta valores elevados, as trocas por convecção e radiação ficam mais difíceis, e o organismo aumenta a eliminação de calor por evaporação. Se a umidade relativa estiver elevada, a evaporação não será eficiente para eliminar o calor. Por isso é tão importante uma ventilação adequada para os ambientes. (LAMBERTS et al., 2005, p.12) 3.1 Carta Bioclimática de Givoni
Na pesquisa foi utilizada a zona de conforto de Givoni (1992). Nesta zona considera-se que o organismo humano pode estar em conforto se a umidade relativa do ar estiver entre os limites 20% e 80% e a temperatura do ar entre os limites 18°C e 29°C. Quando a temperatura do ambiente for maior que 29°C ou a umidade relativa ultrapassar 80% a ventilação pode amenizar a sensação térmica. (LAMBERTS, 1997, p. 106)
Figura 01 – Carta Bioclimática Fonte: LAMBERTS, 1997
A carta de Givoni é construída a partir das temperaturas internas da edificação e é elaborada sobre o diagrama psicrométrico. O diagrama apresenta em seu eixo horizontal a temperatura de bulbo seco, no vertical a umidade absoluta e tem a temperatura de bulbo úmido, a umidade relativa e a entalpia como variáveis dependentes. Com os valores das temperaturas e umidade para os principais períodos do ano climático do local em mãos, a equipe de projeto pode escolher a melhor estratégia bioclimática a ser adotada para a edificação. As zonas indicadas na carta da Figura 01 são as seguintes: 1: zona de conforto; 2: zona de ventilação; 3: zona de resfriamento evaporativo; 4: zona de massa térmica para resfriamento; 5: zona de ar-condicionado; 6: zona de umidificação; 7: zona de massa térmica para aquecimento; 8: zona de aquecimento solar passivo; 9: zona de aquecimento artificial. (LAMBERTS, 1997, p. 105)
4 A cidade de Sinop-MT
Sinop é um município do norte do estado de Mato Grosso que fica nas margens da BR 163 distante 500 km da capital Cuiabá. Localiza-se na latitude -55,5° e longitude -11,86°. Tem uma população de aproximadamente 113.099 habitantes, possui uma
área de 3.942 km² e está localizado dentro do bioma Amazônia. (IBGE, 2013)
Quanto ao clima, segundo o recente Zoneamento Socieconômico-ecológico de Mato Grosso, pode ser classificado como dentro da Unidade Climática Equatorial Continental (I) com Estação Seca definida (3 a 5 meses). Esta unidade atinge a faixa que vai de 7°30’ S a 13°30’ de latitude e de 51° a 61°30’ W de longitude. A grande maioria deste território é composta por um relevo de baixas altitudes (100 a 400m). Desta forma ocorre a predominância de climas quentes, com temperaturas anuais médias superiores a 24°C, super-úmidos com um acumulado anual de chuva maior do que 1800mm. Apresenta uma pequena estação seca (3 a 4 meses) com acumulados mensais de chuva inferiores a 100mm. (MAITELLI, 2005)
5 A NBR 15575
A NBR 15575 Edificações Habitacionais – Desempenho visa estabelecer parâmetros de desempenho para os principais sistemas componentes de toda e qualquer edificação habitacional (estruturais, de pisos, de vedações, de coberturas e hidrossanitários). (ABNT, 2013)
A norma trata do desempenho da habitação quando em uso e não da forma como deve ser construída. Quanto ao desempenho térmico, objetivo da pesquisa, a norma traz diretrizes em relação as características que a edificação deve apresentar para que atenda as exigências de desempenho térmico do local de implantação da obra. (ABNT, 2013)
Tratando-se de vedações a norma apresenta tabelas com os valores mínimos de transmitância (Tabela 01) e capacidade térmica (Tabela 02) que as paredes da edificação devem apresentar.
Tabela 01 - Transmitância térmica U (W/m²K) de paredes externas
Zonas 1 e 2 Zonas 3, 4, 5, 6, 7 e 8 U ≤ 2,5 αa ≤ 0,6 αa
> 0,6 U ≤ 3,7 U ≤ 2,5
a α é a absortância à radiação solar da superfície externa da
parede.
Fonte: ABNT, 2013 (Adaptado)
Tabela 02 - Capacidade térmica de paredes externas Zona 8 Zonas 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7 Sem exigência ≥ 130 kJ/m²K
Fonte: ABNT, 2013 (Adaptado)
Em relação às coberturas, além do mínimo (M), a norma apresenta ainda um padrão intermediário (I) e outro superior (S) de desempenho (Tabela 03).
Tabela 03 - Critérios de coberturas quanto a transmitância térmica U (W/m²K)
Zonas 3 a 6 Zonas 7 e 8 Padrão α ≤ 0,6 α > 0,6 α ≤ 0,4 α > 0,4 M U ≤ 2,3 U ≤1,5 U ≤ 2,3 FV U ≤ 1,5 FV α ≤ 0,6 α > 0,6 α ≤ 0,4 α > 0,4 I U ≤ 1,5 U ≤1,0 U ≤ 1,5 FV U ≤ 1,0 FV α ≤ 0,6 α > 0,6 α ≤ 0,4 α > 0,4 S U ≤ 1,0 U ≤0,5 U ≤ 1,0 FV U ≤ 0,5 FV
NOTA O fator de ventilação (FV) é estabelecido na ABNT NBR 15220-2.
Fonte: ABNT, 2013 (Adaptado)
A norma recomenda também que seja utilizada a Tabela 04 caso o município não tenha uma legislação própria em relação as abertura mínimas de ventilação.
Tabela 04- Área mínima de ventilação em dormitórios e salas de estar
Nível de
desempenho Aberturas para ventilação (A) Zonas 1 a 7 Aberturas médias Zona 8 Aberturas grandes Mínimo A ≥ 7 % da área do piso A ≥ 12% da área de piso REGIÃO NORTE
DO BRASIL A ≥ 8% da área de piso REGIÃO NORDESTE E SUDESTE DO BRASIL Nota: nas zonas de 1 a 6 as áreas de ventilação devem ser
passíveis de serem vedadas durante o período de frio. Fonte: ABNT, 2013 (Adaptado)
6 Metodologia 6.1 Os protótipos
Para a realização da pesquisa foram utilizados dois protótipos, Figura 02, construídos nas dependências da Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT), o primeiro construído baseando-se na tipologia típica das habitações de interesse social de Sinop e o segundo baseando-se nas diretrizes disponíveis na NBR 15575. Cada protótipo possui uma área 4m² e pé direito de 2,70m. A porta e a janela são metálicas e localizam-se nas fachadas norte e sul, respectivamente. Os protótipos possuem as mesmas condições de insolação e ventilação. A planta baixa e o corte dos protótipos são apresentados a seguir (Figura 03).
Figura 02 – Protótipos Fonte: ACERVO PESSOAL, 2013
A infraestrutura dos protótipos é composta por blocos de fundação de concreto e vigas baldrame de concreto armado. A superestrutura do protótipo e a estrutura do telhado são constituídas de pilares e vigas metálicas. A escolha deste material justifica-se pelo fato de que os protótipos serão utilizados para pesquisas futuras, o que exige uma flexibilidade dos mesmos em relação à demolição e construção da vedação e à troca de posição das aberturas. Vale ressaltar que a estrutura de telhado é apenas parafusada, permitindo que haja, além da variação
dos materiais de cobertura, variação na orientação do telhado.
Figura 03 – Planta baixa e Corte Fonte: ACERVO PESSOAL, 2013
A escolha dos materiais constituintes do protótipo base (Protótipo 1) foi feita através da caracterização das habitações de interesse social existentes no município (Figura 04). A caracterização foi realizada através de visitas aos conjuntos habitacionais e contato com as construtoras responsáveis pelas obras.
Figura 04 – Conjunto habitacional Fonte: ACERVO PESSOAL, 2013
As habitações possuem tamanhos que variam conforme a faixa de renda que atingem, porém, mesmo construídas por construtoras diversas, apresentam basicamente as mesmas características em relação aos materiais constituintes. As informações necessárias à pesquisa encontram-se na Tabela 05.
Tabela 05 – Caracterização das habitações Caracterização
Vedação Cobertura Tijolos oito furos (9x19x19cm)
Telha cerâmica Reboco paulista com 1,5cm de
espessura
Forro PVC Pintura externa em cores claras
Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
As habitações, de modo geral, são construídas em cores claras, e algumas possuem a fachada ou uma parte da fachada pintada com alguma tinta de cor escura. As paredes atuais em cores claras (α≤0,6) já estão dentro da faixa mínima de transmitância permitida pela NBR 15575 (Tabela 01), para a parede com a coloração escura, é necessário o aumento da espessura do reboco para garantir que esteja dentro da faixa de transmitância permitida.
O segundo protótipo (Protótipo 2) foi construído levando em conta as especificações relacionadas ao desempenho térmico contidas na NBR 15575. A escolha dos materiais de cobertura, vedação e a área mínima para as aberturas da edificação levam em consideração a transmitância térmica e a absortância à radiação solar da superfície de acordo com a zona bioclimática em que a edificação se situa.
O município de Sinop não se encontra entre as cidades classificadas no Zoneamento Bioclimático Brasileiro, nesse caso a NBR 15575 determina, que se utilize a classificação do município mais próximo, que nesse caso é Vera, localizado dentro da Zona Bioclimática 05.
Para as paredes alcançarem o valor de transmitância mínimo necessário, foi preciso aumentar a espessura do reboco em 0,005m, tanto interno quanto externo, resultando em uma parede com 0,13m de espessura. A Tabela 06 apresenta as propriedades térmicas das paredes executadas nos Protótipos 1 e 2.
Tabela 06 – Propriedades térmicas das paredes Vedação
Propriedades térmicas Protótipo 1 Protótipo 2 Espessura (m) 0,12 0,13 Capacidade térmica (kJ/m²K) 111 132 Transmitância térmica (W/m²K) 2,57 2,5 Resistência térmica (m²K/W) 0,3893 0,4008 Fator Solar 2,1 2 Atraso térmico (horas) 2,8 3
Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
Tratando-se da cobertura, a norma apresenta além do valor mínimo (M), outros dois níveis de desempenho, um intermediário (I) e um superior (S). A cobertura atual não se enquadra na norma sendo necessárias modificações para alcançar o nível mínimo de desempenho. A NBR 15575 apresenta um quadro com os valores de transmitância para cada nível (Tabela 03). Na cobertura foram testados os 3 níveis de desempenho. No nível mínimo a modificação
necessária foi a inserção de manta térmica de alumínio dupla face sob as telhas no telhado.
Para alcançar o nível intermediário foi necessária, além da manta térmica de alumínio, a adição de 2,5 cm de lã de vidro sobre o forro para aumentar a resistência térmica do telhado. O terceiro nível, superior, exigiu a inserção de mais 2,5cm de lã de vidro, totalizando assim 5cm de lã de vidro sobre o forro PVC. A Tabela 07 apresenta as propriedades térmicas da cobertura tanto da caracterização (protótipo 1) quanto dos 3 níveis de desempenho da norma.
Tabela 07 – Propriedades térmicas da cobertura Cobertura Propriedades térmicas Protótipo 1 Prot. 2 (M) Prot. 2 (I) Prot. 2 (S) Capacidade térmica (kJ/m²K) 50 33 36 38 Transmitância térmica (W/m²K) 2,07 1,15 0,7 0,5 Resistência térmica (m²K/W) 0,4824 0,8695 1,4251 1,9806 Fator Solar 6,2 3,4 2,1 1,5 Atraso térmico (horas) 1,7 2,1 3,1 3,9 Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
O cálculo da transmitância térmica de cada material, foi realizado com o auxílio do software Transmitância Versão 1.0, desenvolvido pelos pesquisadores do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O software gratuito e disponibilizado para download no site do laboratório, foi elaborado tendo como base o método de cálculo apresentado na NBR 15220-2 “Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações”. (LEE; LAMBERTS, s.d.)
6.2 Medição e análise dos dados
Após a conclusão dos protótipos, teve início a medição dos dados. A medição foi realizada utilizando dois confortímetros da marca Instrutemp, modelo ITWTG-2000 termômetros de globo, conforme a Figura 05 (b), posicionados um em cada protótipo, realizando as medições simultaneamente e armazenando os dados em tempo real cada um em um computador para posterior análise. Os dados do clima externo aos protótipos foram medidos através de uma estação metereológica Davis Vantage Vue (Figura 05 a).
Figura 05 – (a) Estação metereológica; (b) Termômetro de globo
Fonte: ACERVO PESSOAL, 2013
Especificações técnicas do termômetro de globo Instrutemp ITWTG-2000:
Sensor de bulbo úmido: 0° a 50 °C; Sensor de globo: 0° a 80 °C; Sensor de bulbo seco: 0° a 50 °C;
Umidade relativa do ar (UR): 0 a 100% UR; Resolução: 0,1°C / 0,1%UR;
Precisão: 1°C;
Esfera do globo: 2 polegadas;
Umidade de operação: máxima: 80%UR; Temperatura de operação: 0°C a 50°C; Temperatura precisa: ±0,6°C;
Diâmetro de esfera: 75mm.
Dados técnicos da estação metereológica Davis Vantage Vue: Anemômetro; Temperatura do ar Umidade relativa; Direção do Vento; Radiação Solar;
Funções: Termômetro, Higrômetro, Pluviômetro, Anemômetro, Barômetro, Ponto de Orvalho, Sensação Térmica, Previsão do Tempo.
As medições devem ser feitas conforme o ambiente de estudo. Nos protótipos em questão as variações dos parâmetros físicos do ambiente são praticamente constantes, sendo considerado então um ambiente homogêneo, permitindo assim que o termômetro seja posicionado em apenas um ponto do ambiente garantindo a representatividade do mesmo. Os termômetros foram instalados sobre tripés a 1,10m de altura, no centro dos protótipos. Esta altura corresponde ao “Nível do abdômen” considerando uma pessoa em pé. (ISO, 1998)
Os dados coletados foram a Temperatura de Bulbo Seco, Temperatura de Bulbo Úmido e Umidade Relativa do ar (calculada automaticamente pelo aparelho). A medição ocorreu da seguinte forma: Nível de desempenho mínimo: início 7 de outubro, 21:00 - esquadrias fechadas. 8 de outubro, 07:00 - esquadrias abertas; 21:00 - esquadrias fechadas. 9 de outubro - esquadrias fechadas o dia todo; 21:00 - término da medição. Nível de desempenho intermediário: início 28 de setembro, 21:00 - esquadrias fechadas. 29 de setembro, 07:00 - esquadrias abertas; 21:00 - esquadrias fechadas. 30 de outubro - esquadrias fechadas o dia todo; 21:00 - término da medição. Nível de desempenho superior: início 3 de outubro, 21:00 - esquadrias fechadas. 4 de outubro, 07:00 - esquadrias abertas; 21:00 - esquadrias fechadas. 5 de outubro - esquadrias fechadas o dia todo; 21:00 - término da medição. A escolha de manter as esquadrias fechadas no período noturno foi baseada nas observações relacionadas ao comportamento dos ocupantes das habitações populares em Sinop-MT durante o período de caracterização do protótipo 1.
Depois de coletados, os dados foram verificados e ordenados para que pudessem ser analisados e dispostos em gráficos.
Quanto aos critérios de avaliação do desempenho térmico da edificação, a NBR 15575 apresenta valores mínimos de temperatura, para um dia típico de inverno, e valores máximos de temperatura, para um dia típico de verão. O clima do município de Sinop não apresenta as quatro estações do ano definidas, com predominância de temperaturas elevadas durante o ano inteiro principalmente nos meses de setembro e outubro, período utilizado para coleta de dados. Dessa forma, se justifica a utilização da Tabela 08.
Tabela 08– Critério de avaliação de desempenho térmico para condições de verão
Nível de desempenho
Critério
Zonas 1 a 7 Zona 8
M Ti,max≤Te,max Ti,max≤Te,max
I Ti,max≤(Te,Max-2°C) Ti,max≤(Te,max-1°C)
S Ti,max≤(Te,max-4°C) TTi,max≤(Te,max-2°C) e
i,min≤(Te,min+1°C)
Ti,max e Ti,min são os valores máximo e mínimo diário, da
temperatura do ar no interior da edificação;
Te,max e Te,min são os valores máximo e mínimo diário da
temperatura do ar no exterior à edificação; Fonte: ABNT, 2013 (Adaptado)
Os valores da tabela estão relacionados a temperatura do ar no interior de recintos de permanência prolongada, como salas e dormitórios, sem a interferência de fontes internas de calor, como por exemplo, pessoas e lâmpadas. (ABNT 2013) Para quantificar o conforto térmico dos protótipos foi utilizado o software Analysis BIO Versão 2.2 desenvolvido pelos pesquisadores do Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). O software é gratuito e disponibilizado para download no site do laboratório. Entrando com os dados de TBS (Temperatura de Bulbo Seco), TBU (Temperatura de Bulbo Umido) e RH (Umidade Relativa) foi possível gerar uma carta bioclimática para cada dia de medição dos protótipos. Além da carta o software gera um relatório onde consta a porcentagem de conforto e de desconforto e as estratégias para amenizar o desconforto no interior da edificação.
7 Análise dos Resultados 7.1 Nível mínimo de desempenho
No dia de medição com as esquadrias abertas no decorrer do dia os protótipos apresentaram temperaturas praticamente equivalentes durante a noite, conforme Figura 06, após as 05:00 da manhã o Protótipo 1 (P1) teve um aumento significativo de temperatura enquanto o Protótipo 2 (P2) teve o mesmo aumento a partir das 06:00 da manhã. A diferença de temperatura entre um protótipo e outro chegou a cerca de 3°C por volta das 8 horas da manhã, sendo mais elevada no Protótipo 1. Pode-se observar que o Protótipo 2 apresentou basicamente as mesmas temperaturas que o Protótipo 1, no entanto devido ao seu maior isolamento térmico teve um atraso no ganho de calor e consequentemente na perda também. O que resultou em temperaturas mais amenas que o Protótipo 1 durante a manhã e
temperaturas mais elevadas, em relação ao mesmo durante a tarde.
Figura 06 – Nível mínimo – esquadrias abertas Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
A umidade relativa segue o mesmo trajeto da temperatura do ar, sendo máxima quando a temperatura é mínima e mínima quando a temperatura é máxima. Quanto ao critério de desempenho térmico da NBR 15575, Tabela 08, ele não foi atendido em nenhum dos dois protótipos, a máxima temperatura externa foi menor que a máxima temperatura interna em ambos. A carta bioclimática apresentou a porcentagem de conforto térmico de 8,33% para o Protótipo 1 e 4,17% para o Protótipo 2. As estratégias recomendadas para os protótipos foram ventilação (58,3% para o 1 e 62,5% para o 2) e ar condicionado (33,3% para ambos).
O comportamento dos protótipos com as esquadrias fechadas no decorrer do dia foi parecido com o das esquadrias abertas, porém nesse dia de medição os dois protótipos alcançaram o nível de desempenho sugerido na norma. Pode-se observar na Figura 07 que a máxima temperatura interna foi menor que a máxima temperatura externa em ambos.
A oscilação da umidade relativa do ar foi menor com as esquadrias fechadas. A carta bioclimática gerou uma porcentagem de conforto de 41,7% para o protótipo 1 e 0% de conforto para o Protótipo 2. As estratégias recomendadas foram ventilação (54,2% para o 1 e 95,8% para o 2) e ar condicionado (4,17% para ambos). Essa diferença na porcentagem de conforto pode residir no fato que durante as horas mais quentes do dia o Protótipo 2 apresentou temperaturas mais elevadas do que o Protótipo 1.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 2 1 :0 0 2 3 :0 0 1 :0 0 3 :0 0 5 :0 0 7 :0 0 9 :0 0 1 1 :0 0 1 3 :0 0 1 5 :0 0 1 7 :0 0 1 9 :0 0 2 1 :0 0 Um id ad e % T em p eratur a °C Período (horas) Temperatura P1 Temperatura P2 Temperatura Ext. Umidade P1 Umidade P2 Umidade ext.
Figura 07 – Nível mínimo – esquadrias fechadas Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
7.2 Nível Intermediário de desempenho
Durante a fase de medição do nível intermediário com as esquadrias abertas no decorrer do dia, os protótipos apresentaram o comportamento apresentado na Figura 08. Os valores de temperatura de ambos ficaram muito próximos durante toda a medição, no entanto o Protótipo 2 apresentou temperaturas levemente menores do que o Protótipo 1. Quanto a umidade relativa do ar, o Protótipo 2 apresentou uma perda menor durante o dia. O Protótipo 2 não alcançou o requisito de desempenho intermediário da norma, que sugere que a temperatura interna seja 2°C menor que a temperatura externa. A carta bioclimática forneceu para o Protótipo 1 o valor de 4,17% de conforto e para o Protótipo 2 o valor de 0% de conforto. As estratégias bioclimáticas sugeridas foram ventilação (54,2% para o 1 e 58,3% para o 2) e ar condicionado (41,7% para ambos).
No dia de medição com as esquadrias fechadas no decorrer do dia, Figura 09, a temperatura no Protótipo 2 foi levemente mais elevada do que a do 1 durante a maior parte do tempo. A temperatura foi menor no Protótipo 2 quando houve uma diferença significativa entre a umidade relativa dos mesmos, sendo maior no protótipo em questão.
Ambos alcançaram o desempenho requerido para o nível intermediário de desempenho, a temperatura máxima interna foi menor do que a temperatura máxima externa acrescida de 2°C.
Figura 08 – Nível intermediário – esquadrias abertas Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
A carta bioclimática forneceu os mesmos valores de conforto para os dois protótipos, 20,8%. As estratégias bioclimáticas recomendadas para ambos foram ventilação (45,8%), alta inércia para resfriamento (8,33%), resfriamento evaporativo (8,33%) e ar condicionado (33,3%).
Figura 09 – Nível intermediário – esquadrias fechadas Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
7.3 Nível superior de desempenho
Neste nível de desempenho, durante a medição com as esquadrias abertas no decorrer do dia os protótipos não apresentaram diferenças significativas de temperatura. A temperatura do Protótipo 1 foi mais elevada do que a do Protótipo 2 no período das 07:00 às 14:00 (Figura 10). A variação da umidade relativa foi praticamente equivalente em ambos. O critério de desempenho para o nível superior, que fornece que a temperatura máxima interna deve ser menor que a
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temperatura máxima externa acrescida de 4°C, não foi alcançado em nenhum dos protótipos. As estratégias bioclimáticas sugeridas foram ventilação (70,8% ambos) e ar condicionado (29,2% ambos).
Figura 10 – Nível superior- esquadrias abertas Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
Durante a medição com as esquadrias fechadas no decorrer do dia, os protótipos apresentaram um comportamento muito parecido, com a diferença de que o Protótipo 2 apresentou temperaturas ligeiramente mais elevadas, Figura 11. A carta bioclimática forneceu 100% de desconforto nos dois protótipos. As estratégias sugeridas foram ventilação
(79,2%) e ar condicionado (20,8%) para ambos.
Figura 11 – Nível superior – esquadrias fechadas Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2013
8 Considerações Finais
Os protótipos não apresentaram diferenças significativas com as mudanças implementadas. O nível mínimo de desempenho foi o mais satisfatório
quando levado em consideração o critério de desempenho térmico estabelecido pela norma. Neste nível de desempenho o Protótipo 2 (modificado de acordo com a NBR 15575) apresentou temperaturas até 3°C menores que o Protótipo 1 (caracterização das habitações atuais).
De modo geral, quando as esquadrias permaneceram fechadas no decorrer do dia os protótipos apresentaram um melhor desempenho. O nível de desempenho não foi alcançado em nenhum dos protótipos nos dias de medição com as esquadrias abertas. Isso pode estar relacionado ao fato de que as dimensões reduzidas dos protótipos contribuíram para que ele trocasse calor rapidamente com o ambiente igualando a sua temperatura interna com a externa com facilidade. Testes com edificações em tamanho real dentro do nível mínimo de desempenho seriam de grande valia para dar continuidade à pesquisa. A porcentagem de conforto térmico em cada protótipo foi pequena e em alguns casos, inexistente. As estratégias bioclimáticas comuns a todos foram ventilação, ar condicionado e sombreamento de aberturas, que torna-se significativo pois reduz os ganhos solares do ambiente proporcionando maior conforto ao usuário. O sombreamento de aberturas não está dentro das exigências da NBR, o que não o torna obrigatório, mesmo sendo evidente a sua necessidade.
No nível mínimo de desempenho, que provavelmente será o utilizado pelas construtoras para as habitações de interesse social, a norma apresentou significativa diminuição de temperatura no decorrer do dia. Pode-se concluir então que com a vigência da NBR 15575 as habitações de interesse social de Sinop terão uma melhora no seu desempenho térmico.
Agradecimentos
Agradeço a Deus pela vida.
A minha mãe Irene e ao meu padrasto Secreto por todo amor e dedicação.
A minha família emprestada vô Germano, vó Helga, Fausto, Simone, Gabriel, Isabela, Vitória, Kátia, Junior e Julia por todo o carinho e assistência.
Ao meu orientador Professor Dr.-Ing Marlon Leão por todo conhecimento transmitido.
Aos meus patrocinadores Cerâmica Marilin, Paraná Materiais de Construção, EXPAND Empreendimentos Imobiliários Ltda., Professor Dr. Flavio Alessandro Crispim, Professor Dr. Rogério Dias Dalla Riva, Professor Dr.-Ing Marlon Leão, Professora Dr.-Ing Erika Borges Leão, Professor Me. João Sanches, Professor Luis Ohira e Professor Kelvin Figueiredo pela disposição em ajudar.
A banca avaliadora, em especial a participação da Professora Dra. Marta Cristina de Jesus Albuquerque Nogueira da UFMT, campus Cuiabá.
Ao meu namorado Thiago por cobrar que eu escrevesse o artigo e também por me tirar da frente dele.
Aos meus amigos e colegas Cristiane, Mateus, Lucas, Emília, André, Renan, Pedro, Krisman, Rhavel, Patricia, Lenon, Renan, Alan, José Gonçalo, Douglas, Marcelo, Melre e Milton por me substituírem nos dias
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de medição ou simplesmente por me fazer companhia.
Aos professores, técnicos e demais colaboradores que dão vida a esta Universidade.
E a todos que de uma forma ou de outra contribuíram para a minha graduação.
Referências
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