08-aulaconfortoambcurto

(1)

CONFORTO AMBIENTAL

Doris C.C.K. Kowaltowski Marcella Deliberador

2011 Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, UNICAMP

(2)

Processo de projeto

para uma arquitetura bioclimática

(3)

Conforto ambiental

Bem estar físico

relacionado com as

condições do ambiente

em

que o ser humano vive, seja interno ou externo às edificações.

Envolve vários aspectos: térmico, visual, acústico, ergonômico,

qualidade do ar, entre outros.

Objetivos do conforto ambiental:

 

Busca de qualidade ambiental nos edifícios e espaços abertos

 

Eficiência energética, máxima qualidade e mínimo consumo:

  uso de estratégias passivas

 

Redução do impacto ambiental:

(4)

Conforto ambiental:

(5)

(6)

Conforto ambiental



 

Luminoso



 

Acústico



 

Térmico



 

Funcional

O projeto deve atender todos os aspectos desses

confortos

(7)

Conforto Luminoso

Para análise e avaliação da qualidade luminosa, deve-se considerar:

  Níveis de iluminação

  Uniformidade e níveis de contraste   Distâncias entre o usuário e o objeto   Presença de ofuscamentos

  Uso das cores nas superfícies

  Elementos internos e externos de proteção da insolação direta   Iluminação artificial suplementar

Essencial para:

Z  percepção visual e psicológica Z  orientação espacial

Z  segurança física

Z  orientação no tempo

(8)

Conforto Luminoso

problemas físicos:   dor de cabeça;   problemas de visão;   contração da musculatura;   visão turva;   perda de equilíbrio;   sonolência. problemas subjetivos:   desatenção;   fadiga mental;

  menor atenção (problema

de aprendizado escolar)   falhas na leitura;   irritabilidade;   baixa produtividade;   ofuscamento;   risco de acidentes;   mal estar.

(9)



 

Diretrizes de Projeto:

  Orientação e localização adequadas das aberturas   Dimensionamento adequado das aberturas

  Cores claras das superfícies internas   Mesclar iluminação artificial

  Proteger as aberturas de insolação excessiva

  Cuidado com a proximidade de vegetação às aberturas   Níveis de iluminação uniforme

  Cuidado com o ofuscamento

Luz de duas direções, localização adequada de aberturas, colocação de cortinas

(10)

Tadao Ando

(11)

Conforto Acústico

 

Essencial para:

  Comunicação verbal   Atividades;

  Descanso

 

Análise da qualidade acústica inclui:

  Níveis de ruído máximo recomendados

  Níveis de ruídos internos e externos observados   Levantamento das fontes de ruído

  Isolamento, absorção e barreira   Interferências entre atividades

(12)

Conforto Acústico

problemas físicos:

  perda da capacidade auditiva;   aceleração da pulsação,

sobrecarga do coração;

  aumento da pressão sangüínea,

e estreitamento dos vasos;

  contração da musculatura;   descarga de hormônios;

  visão turva, perda de equilíbrio;   danificação de órgãos. problemas emocionais:   problema de comunicação;   fadiga mental;   menor atenção;   nervosismo, irritabilidade;   frustração;   conflitos sociais;   baixa produtividade;   falta de privacidade;   mal estar.

identificar as causas do problema:

  ruído de impacto;

  localização da edificação em relação à vizinhança:   vozes, trânsito, rádio alto, atividade industrial;

(13)

Conforto

Acústico

(14)

Conforto Acústico

Soluções adequação

  identificar as fontes sonoras do

entorno e as atividades;

  posição e dimensionamento

das aberturas;

  uso de dispositivos e outras

soluções: barreiras e materiais isolantes.

(15)

Conforto Acústico

Soluções adequação

  identificar as fontes sonoras e

as atividades;

  forma do ambiente;

  uso de materiais construtivos

absorventes;

  colaboração do usuário.

(16)

Conforto Acústico

TIPO DE

MATERIAL BAIXA FREQÜÊNCIA

ALTA

FREQÜÊNCIA

Poroso Pouca absorção Grande absorção

(17)

Projetos

Sala São Paulo

Epidauro, Grécia - 300 a.C. 135m diâmetro

(18)

18

Pesquisas – conforto ambiental

  Discussão mandatária para atingir arquitetura de qualidade   Pesquisas “mão na massa”

  Uso de simulações no processo de projeto   Criar hábitos na formação

  Necessita de laboratórios sofisticados   Pesquisadores:

(19)

E a sustainabilidade?

  Pesquisas em:

  Interações complexas, sociais e técnicos   Conforto, custo, eficiência energética,

materiais, desempenho

  Conhecimento científico aplicado à construção civil   Necessita de equipe multidisciplinar, especializado   Processo de projeto alterado

http://www

.wbdg.org/wbdg_approach.php

Processo integrado Processo tradicional

(20)

Inspiração da natureza:

Comparação e inspiração

Entender a estrutura de fenômenos naturais Não é simples analogia

(YEANG, 2004) Evitar traduções literais

The flexible photovoltaics

Permits energy to be collected from motion Leaves moving in the wind

(21)

High Performance – alto desenpenho?

  Exemplo arquitetura escolar:

 Good teachers and motivated students can overcome inadequate facilities and

perform at a high level almost anywhere, but a well-designed facility can truly enhance performance and make education a more enjoyable and rewarding experience.

  A high performance school is:

  Healthy   Comfortable  Energy Efficient  Material Efficient

 Easy to Maintain and Operate   Commissioned

  Environmentally Responsive Site  A Building That Teaches

 Safe and Secure  Community Resource   Stimulating Architecture

(22)

(23)

Conforto Térmico

  Depende essencialmente do clima   Características do clima:

  Temperaturas médias (bulbo úmido e seco)   Temperaturas máximas e mínimas

  Velocidade e orientação dos ventos predominantes   Umidade do ar e precipitação

  Distribuição anual dos parâmetros   Macro e Micro clima

Recomenda-se a

Arquitetura Bioclimática

(24)

Conforto Térmico

Arquitetura e Clima

Repensar a atualidade!

Aprendendo com a

Arquitetura Vernacular

Observação e Experiência prática

x

Bernhard Tschumi blue condo

(25)

Aprendendo do vernáculo:

  Massa térmica alta

  Proteção solar incorporada

  Aproveitamento da radiação solar   Uso de materiais naturais

  Escolha consciente da forma   Proteção contra vento

  Espaços de transição   Captar os ventos

 Localização das aberturas

  Proteção contra temperaturas elevadas ou muito baixas   Planejamento urbano

 Orientação das ruas  Gabaritos

 Escolha do sítio

Atenção!

Nem todo vernáculo é confortável.

Não vamos romantizar

(26)

M

MEETTHHOODDOOLLOOGGYY OOFF BBIIOOCCLLIIMMAATTIICC DDEESSIIGGNN.. V

(27)

Conforto Térmico

  Elemento principal do bem estar   Desconforto causa:

  sonolência,

  alteração de batimentos cardíacos,   aumento de sudação

  apatia e desinteresse pelo trabalho

  Elementos do desconforto:

  temperaturas extremas (frio ou calor)   falta ou excesso de ventilação

  umidade excessiva com temperatura elevada   radiação térmica

  insolação direta

  superfícies aquecidas

(28)

Projeto Bioclimático

  Assegurar o bem estar em dadas condições climáticas   Qualidade ambiental, sustentabilidade

 Valorizar técnicas e soluções locais, regionalismo  Valorizar tecnologias avançadas

Ecourban 22@, Barcelona, Spain William McDonough + Partners

(29)

Aplicação de tecnologias avançadas :

  Novas:   formas   materiais   Praticas   usos  Esquemas  equipamentos

Exemplo: Commerzbank Frankfurt: Norman Foster Omega Center for Sustainable Living

Rhinebeck, NY - BNIM Architects

Office for Urban Development and the Environment (BSU)

(30)

Outras definições: arquitetura bioclimática

  O projeto de edificações e espaços urbanos

que levam em conta o clima e condições

climáticas para atender o conforto térmico das pessoas.

  Considera elementos arquitetônicos, evita

sistemas mecânicas. Estes são vistos com suporte e não solução.

  O vernáculo pode fornecer bons exemplos mas

(31)

Relação com o conceito da sustentabilidade:

  Arquitetura passiva solar:

  Uso eficiente da energia solar

  Arquitetura ativa solar:

 Coletores solares  Conversão elétrica  Painéis fotovoltaicos   Energia renovável:   Vento  Ondas   Água

 Gás metano de resíduos sólidos

  Arquitetura sustentável:

  Conceito de minimizar impactos ambientais:

  Matérias e sua manufatura

 Evitar materiais tóxicos e reduzir consumo de energia   Técnicas construtivas: minimizar danos ambientais  Escolher os sítios com cuidado

  Uso e ocupação:

  redução de consumo de água e energia   Reciclagem de materiais e resíduos

  Demolição de construções (ciclo de vida)

  Arquitetura auto-suficiente:

  Independência do sistema de fornecimento de infra-estrutura  Aproveitar de recursos locais

(32)

Aprendendo com alguns projetistas

“verdes” da atualidade :

  J. Baldwin   Steve Baer   John Boeker

  João Filgueiras Lima   Glenn Murcutt   Michael Pawlyn   William McDonough   Micheal Sorkin   N. Tombasis   James Wines   Ken Yeang   Robert Ries

  Sir Norman Foster   Mick Pierce

(33)

Procedimentos do Projeto bioclimático:

  Escolha e análise do local   Definição das atividades

  Programa de necessidades detalhado   Caracterização do clima   Definição da forma e implantação   Estudo de insolação   Áreas envidraçadas   Coberturas   Ventilação   Técnica construtiva   Materiais de construção   Vegetação   Água

(34)

(35)

Análise do local

Levantamento visual e fotográfico

Topografia

Construções existentes Perfil do local

(36)

Análise das interferências

  Edificações, árvores, topografia e outros

acidentes que possam afetar:

  a radiação direta e indireta (sombras)   a direção ou velocidade dos ventos

(37)

Início = consciência climática:

  Levantamento de dados principais do clima

  temperatura de bulbo seco   temperatura de bulbo úmido   temperatura de globo

  temperaturas máximas e mínimas  distribuição anula dos fenômenos  direção e velocidade do vento  precipitação (chuva, neve etc..)  micro e macro clima

(38)

Na programação arquitetônica

Dados climáticos

do local:

 

Princípios de

arranjo urbano

 

Princípios

bioclimáticos

para a

edificação

(39)

Clima Quente e Úmido

1.  Habitações leves e permeáveis aos ventos. 2.  Disponibilidade de ventilação natural.

(40)

Clima Quente e Seco

1.  construções compactas e impermeáveis ao vento seco

2.  paredes e telhados com alta inércia térmica 3.  pequenas aberturas

(41)

(42)

Definição de locais e microclimas

 

Definir o tratamento de

espaços ao exterior

Richard Meier

(43)

Ilha de calor e

micro clima urbano

(44)

Clima urbano:

ilhas de calor e de

(45)

Forma e implantação:

 

Escolher :

(46)

Analisar as funções nos espaços internos:



 

Exigências térmicas conforme atividade:

 

metabolismo, agrupamentos, vestimenta



 

Horários de ocupação



 

Locais de ocupação

(47)

High Tech High International, San Diego USA David Stephen Design

(48)

Definir funções no meio exterior:

 

Atividades previstas:

  Circulação de pedestres   Circulação de veículos e

estacionamentos

  Lugar de recreio, jogos

 

horários, prioridades,

tratamento

arquitetônico

(49)

Yocha-de-He Preparatory School, Brooks, California, USA

Gordon H. Chong & Partners

Manassas Park Elementary School + Pre-K, Manassas Park VA , VMDO Architects, P.C.

(50)

(51)

Manitoba Hydro Place, Winnipeg MB , Canada’ Smith Carter Architects and Engineers

(52)

Métodos de proteção de área envidraçadas

(53)

Etude de Brise-soleil

lycée Robert Doisneau Corbeil-Essonnes

(54)

(55)

Estudar a insolação

 

Movimento da Terra:

  Translação

Órbita elíptica, porém com centros muito próximos, quase circular.

Plano da eclíptica, contém o sol e o plano da órbita da Terra.

Eixo da Terra é inclinado e não coincide com o plano da eclíptica.

  Rotação

A terra gira sob seu eixo.

Ambos movimentos combinados determinam as estações do ano.

(56)

TRAJETÓRIA DO SOL

Azimute: é a medida angular tomada a partir da orientação norte

do observador no plano do horizonte

Altura solar: é a medida entre o horizonte e a posição do Sol

acima do horizonte

Fonte: Concepts in Architectural Lighting Egan, M. David

(57)

Transferidor Solar

Cartas Solares

Representações gráficas da trajetória aparente do sol na abóbada celeste.

  Latitude

Descrevem o azimute, a altura do sol, época do ano e hora do dia.

(58)

Azimute:

ângulo em relação ao norte = 0º a 360º

Altura solar:

ângulo com o horizonte = 0º a 900º

(59)

Época do ano / dias

Horas

(60)

PENETRAÇÃO DE SOL PELA JANELA - SOL NO PISO

Fonte: Geometria da Insolação Frota, Anésia Barros

(61)

GRÁFICO AUXILIAR PARA O TRAÇADO DE MÁSCARAS

Fonte: Geometria da Insolação Frota, Anésia Barros

β

d

(62)

AVALIAÇÃO DA PROTEÇÃO PROPORCIONADA POR BRISES

Fonte: Uso das cartas solares Diretrizes para arquitetos Bittencourt, Leonardo

(63)

OPÇÕES DE BRISES HORIZONTAIS PARA UMA MESMA MÁSCARA

Fonte: Uso das cartas solares Diretrizes para arquitetos Bittencourt, Leonardo

(64)

Estudar a insolação dos planos e

espaços com relógio de sol

(65)

Insolação e controle

 

Beiral

(66)

(67)

Coberturas

 

Reduzir área

  área mais exposta ao sol =

ganho de calor

 

Generoso beiral

  proteção das paredes

 

Facilitar saída de ar quente:

(68)

Varandas e Beirais generosos

House in Regensburrg Thomas Herzog

Regensburg,Alemanha 1977-79

(69)

(70)

Coberturas de Laje:

Detalhamento

(71)

(72)

Sombreamento de tetos e aberturas

para saído de ar

(73)

(74)

Ventilação



 

Rugosidade da

(75)

Ventilação



 

Canalizar os ventos



 

Captar o vento



 

Forma em planta

(76)

Projetar sistemas de ventilação

 

Entradas e saídas

 

Área e formas de

controle, segurança

Lelé, Hospital de Rede Sarah em Salvador

(77)

Hospital Sarah – Rio de Janeiro

(78)

(79)

Soluções em corte



 

Facilitar a ventilação

cruzada



 

Levar em conta

(80)

Técnica Construtiva

 

Determinar parâmetros:

(81)

 

Rugosidade das paredes externas

  Espessura   Captar ventos

 

Inclinação das paredes

  Controlar insolação

(82)

Decidir sobre materiais, espessuras e

técnicas construtivas, calcular:

 

Coeficiente de absorção, emissividade,

resistência térmica e amortecimento

(83)

Materiais:

O desempenho térmico de uma construção depende de:



  Propriedades termo-físicas dos materiais e componentes



  Verificar quais componentes serão responsáveis pelos

maiores ganhos térmicos



  Controle da energia solar incidente



  Controle da energia solar absorvida.



  Controle da transmissão térmica e radiação

solar

(84)

CARACTERÍSTICAS TERMO-FÍSICAS: EXEMPLOS

ARGILA:

PROPRIEDADES TÉRMICAS

 

condutividade térmica (w/(m.k)_ 0.90 – 1.05

  Densidade ( kg/m3)_ 1300 – 1600 1800 - 2000

  Calor especifico (kj/kg.k)_ 0.92

  Absorção de radiação solar (αα)_ 0.65 – 0.80   Emissividade (εε)_ 0.85 – 0.95

Boa resistência e durabilidade estrutural Boas condições como material de vedação Produção econômica em grande escala Baixa resistência à umidade (maciço)

(85)

CARACTERÍSTICAS TERMO-FÍSICAS: EXEMPLOS

CONCRETO:

PROPRIEDADES TÉRMICAS

 

condutividade térmica (w/(m.k)_ 1.75

  Densidade ( kg/m3)_ 2200 - 2400   Calor especifico (kj/kg.k)_ 1.00

  Absorção de radiação solar (αα)_ 0.65 – 0.80   Emissividade (εε)_ 0.85 – 0.95

Boa adaptabilidade para vedação Pouca deterioração

Alta resistência mecânica Alta resistência à umidade

(86)

CARACTERÍSTICAS TERMO-FÍSICAS: EXEMPLOS

AÇO e FERRO

: PROPRIEDADES TÉRMICAS

 

Alta condutividade térmica (w/(m.k)_ 55

  Alta densidade ( kg/m3)_ 7800   Calor especifico (kj/kg.k)_ 0.46

  Absorção de radiação solar (αα)_ 0.25   Emissividade (εε)_ 0.25

Baixo grau de corrosão, exceto em umidades Boa preservação nas superfícies expostas Boa resistência e durabilidade