InsolaInsolaçção no projeto de ão no projeto de arquiteturaarquitetura

Arq. Cláudia Barroso-Krause, D.Sc

DTC e PROARQFAU/UFRJ

www.fau.ufrj.br/proarqBarroso-krause@proarq.ufrj.br

Conhecer as necessidades ambientais da Conhecer as necessidades ambientais da atividade prevista atividade prevista àà edificaedificaçção ...ão ...

... e trabalhar as decisões ... e trabalhar as decisões projetuais em funprojetuais em funçção.ão.

18

28

°C

1 occ. 2 occ.

Excesso de calorExcesso de calor

FrioFrio

tt

18

28

°C

t t1 occ. 2 occ.

Excesso de calorExcesso de calor

FrioFrio

Conforto ambiental no projetoConforto ambiental no projeto

Elementos de decisão de projeto envolvidos::

• tratamento do entorno

• distribuição da volumetria em função do entorno

• tratamento de fachadas– escolha e proteção de aberturas

• luz e ar, luz sem ar, ar sem luz

– distribuição dos ambientes internos

– inclusão das necessidades visuais, acústicas e respiratórias

M – Metabolismo, ou a produção de calor interno do corpo face a determinada

atividade. Pode ser incrementada pela ingestão de alimentos e líquidos.

R – trocas por radiação. Entre o Sol e o corpo, entre o corpo e a abóbada celeste,

entre o corpo e os demais corpos (paredes, etc.)

C – trocas por condução, contato. Entre o corpo e toda superfície em que ele toca.

Cv – trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato direto.

E – trocas por evaporação/sudação. Eliminação do calor pela troca pulmonar, na

expiração e através da pele, pelos poros.

ER

Cv

C

RR

Principais trocas higrotérmicas entre o homem e a construção:

R – trocas por radiação: entre o Sol e a construção, entre a abóbada celeste

e a construção, entre o corpo e as paredes, entre as faces internas das

paredes.

C – trocas por condução, contato entre o corpo e toda superfície em que ele

toca, através das paredes.

Cv – trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato

direto, entre o ar e as paredes (externa e internamente).

Conforto ambiental e higrotermia: a Conforto ambiental e higrotermia: a questão primordialquestão primordial

•• Status do projeto: climatizado ou não?Status do projeto: climatizado ou não?–– UsuUsuááriorio

–– clima exteriorclima exterior

–– ocupaocupaçção exteriorão exterior

•• As diferentes diretrizes que se impõemAs diferentes diretrizes que se impõem–– conforto garantido conforto garantido internamenteinternamente→→ isolamento/proteisolamento/proteççãoão

–– conforto conforto administrado com o exterioradministrado com o exterior→→ →→ →→ estratestratéégias bioclimgias bioclimááticasticas

EstratEstratéégias de insolagias de insolaçção: proteão: proteçção ão solar ou aproveitamento seletivo ?solar ou aproveitamento seletivo ?

05

10

15

20

25

30

0

5

10

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25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

TBS[°C]

TBU[°C]W[g/Kg]

1

2

3

4

5

6

789

10

11

12

Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - LabEEE - N

zona Estratégias mais eficientes1 Conforto higrotérmico2 Ventilação3 Resfriamento evaporativo4 Massa térmica para resfriamento5 Ar condicionado6 Umidificação7 Massa térmica e aquecimento solar8 Aquecimento solar passivo9 Aquecimento artificial10 Ventilação + massa térmica para resfriamento11 Vent. + massa térmica para resfr.. + Resfr. evap.12 Massa térmica para resfriamento. + Resfr. Evap.

V

AQ

C

AC

Aproveitamento seletivo Proteção

A insolaA insolaçção no projeto das ão no projeto das construconstruççõesões

•• Pensando o Pensando o sobreaquecimentosobreaquecimento e a e a proteproteçção solar....ão solar....

Trocas tTrocas téérmicas entre o rmicas entre o homem e a construhomem e a construççãoão

• R - trocas por radiação: entre o Sol e a construção, entre a abóbada celeste e a construção, entre o corpo e as paredes, entre as paredes

• C - trocas por condução, contato; entre o corpo e toda superfície em que ele toca, através das paredes.

• Cv - trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que estáem seu contato direto, entre o ar e as paredes(externa e internamente).

SituaSituaçções externas de ões externas de insolainsolaççãoão

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações -

IBAM

SituaSituaçções externas de insolaões externas de insolaçção ão pontos crpontos crííticosticos

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

•Prisma interno de ventilação e iluminação,

afastamento frontal/lateral..

•Beirais, lanternins,

domos, janelas.....

•Planos mais

expostos....

SituaSituaçções internas de ões internas de insolainsolaççãoão

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

SituaSituaçções internas de ões internas de insolainsolaçção ão -- pontos pontos crcrííticosticos

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

SituaSituaçções decorrentes de ões decorrentes de insolainsolaçção ão -- pontos e solupontos e soluçções ões externasexternas

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

SituaSituaçções decorrentes de ões decorrentes de insolainsolaçção ão -- pontos e solupontos e soluçções ões externasexternas

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

SituaSituaçções decorrentes de ões decorrentes de insolainsolaçção ão -- pontos e solupontos e soluçções ões externasexternas

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

InsolaInsolaçção ão -- solusoluçções externasões externas

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

Pintura branca

externaIinsolaIinsolaççãoão -- pontos e pontos e solusoluçções alternativasões alternativas

•Fonte: Modelo para Elaboração de código de Obras e edificações - IBAM

SituaSituaçções decorrentes de ões decorrentes de insolainsolaçção ão -- oportunidadesoportunidades

Casa Solar – CATE/CEPELCidade universitária RJ

www.cepel.br

SituaSituaçções decorrentes de ões decorrentes de insolainsolaçção ão -- oportunidadesoportunidades

N

N

SituaSituaçções internas de insolaões internas de insolaçção ão -- solusoluçções alternativasões alternativas

InsolaInsolaçção como diretriz de ão como diretriz de projetoprojeto

•Fonte: Guide de l’archietecture bioclimatique CEE - Altener

•Postigo isolado

varanda

pátiosala

quartoquarto

serv.

jogos.

InsolaInsolaçção como diretriz de projeto ão como diretriz de projeto invernoinverno

•Fonte: Guide de l’archietecture bioclimatique CEE - Altener

•Fonte: Guide de l’archietecture bioclimatique CEE - Altener

InsolaInsolaçção como diretriz de projeto ão como diretriz de projeto verãoverão

Projeto das proteProjeto das proteççõesões

Frequentemente os arquitetos se deparam com a necessidade de projetar elementos que protejam a edificação em determinadas horas ou estações do ano.

Projeto das proteProjeto das proteççõesões

Frequentemente os arquitetos se deparam com a necessidade de projetar elementos que protejam a edificação em determinadas horas ou estações do ano.

Varandas, sacadas, beirais, marquises, toldos, brises, cobogós, os instrumentos e as possibilidades de uso são enormes. Entretanto todas obedecem à mesma regra : o cálculo da trajetória solar sobre a edificação.

Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, no período desejado, onde está o Sol, ou seja, conhecer a direção de seus raios e sobretudo,suas projeções horizontal e vertical.

Desta forma poderemos trabalhar em planta e em corte a edificação: dimensionando as fachadas mais expostas à radiação, os prismas, prevendo aberturas, calculando a forma de suas proteções.

A trajetA trajetóória ria solar para o solar para o

projetoprojeto

NO

ES

a

α

Nascerdo Sol

PordoSol

Meio dia solar

• A posição espacial do Sol pode ser reproduzida no projeto se soubermos qual a sua altura solar - α - e o seu azimute - a .

• Se, sobre um ponto do globo, marcarmos a direção dos pontos cardeais e fizermos uma projeção sobre o solo do Sol em determinado instante, chamaremos de azimute ao ângulo plano que esta projeção farácom o Norte. E sobre este novo eixo, de a, ao ângulo relativo à altura solar.....

Os ângulos que interessam ao Os ângulos que interessam ao projetoprojeto

NO

ES

a

α

Nascer doSol

Por doSol

•Altura solar ( em corte normal à fachada)

•Azimute ( em planta)

Meio dia

solar

Rememorando..Rememorando..Adequar a edificação a seu entorno climático significa, entre outros procedimentos, garantir a justa cota de Sol e de ar , de forma a oferecer um ambiente propício às atividades ali previstas...

a

a

N

Instrumentos para estudo da Instrumentos para estudo da insolainsolaçção:ão:

Carta solar e transferidorCarta solar e transferidor

Fonte: Programa Luz do Sol, Mauricio Roriz Fonte: IBGE – www.ibge.gov.br

Itaperuna

Rio – Praça XVAngra dos Reis

Usos da carta solar:Usos da carta solar:horhoráários de insolarios de insolaççãoão

•Fachada leste •Fachada noroeste ( az. 320°)

E

Movimento aparente do sol e Movimento aparente do sol e orientaorientaçção de fachadasão de fachadas

Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

Movimento aparente do sol e orientação de fachadas

Uso da Carta solar e transferidor Uso da Carta solar e transferidor para cpara cáálculo de sombraslculo de sombras

•Estudo 1:•Cálculo da sombra projetada ao solo•Estudo 2:•Cálculo da sombra em uma janela na fachada “Leste”

No dia 21/03 ( ou 24/09), na latitude 24S, às 10hs da manhã, o Sol incide sobre uma edificação...

E

azimute55°

Planta

Equinócio, 10 horas, Sombra projetada no solo

52°º

azimute55°

Altura solar

Planta

Equinócio, 10 horas, Sombra projetada no solo

Corte na direção do

azimute

58°º

azimute55°

Equinócio, 10 horas, Fachada Leste

Altura solar

Planta

Corte na fachada

Projeto de sombra no solo, Projeto de sombra no solo, LatLat. . 24S, 10 horas, equin24S, 10 horas, equinóócios..cios..

α =52°

Az =55°52°

Sombra na Sombra na fachada fachada Leste...Leste...

58°

Az =55°

α =58°

52°

E

A partir daí, alinhar planta e cortes correspondentes, traçar os azimutes dos ângulos-limites sobre a planta, as respectivas alturas solares sobre os cortes e...projetar elementos arquitetônicos eficientes nas duas representações ( planta e corte).

•Uso das proteções horizontais (trabalhadas

primeiro em corte) e vertical+ horizontal

(trabalhada em vai-vem)

•Uso das proteções horizontais (trabalhadas

primeiro em corte) e vertical+ horizontal

(trabalhada em vai-vem)

•Uso das proteções horizontais (trabalhadas

primeiro em corte) e vertical+ horizontal

(trabalhada em vai-vem)

55

58º

Diferentes soluções para um mesmo estudo solar...

•Fonte: Olgyay in Ecotécnicas em Arquitetura - JB Hertz,

Ou seja, Ou seja, insolainsolaçção ão como diretriz como diretriz de projeto : de projeto : sombreamento sombreamento das aberturasdas aberturas

•Fonte: Olgyay in Ecotécnicas em Arquitetura - JB Hertz,

Importante! Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, no período desejado, onde está o Sol, ou seja, conhecer a direção de seus raios e sobretudo,suas projeções horizontal e vertical.

•N•O

•E•S

aα

Nascer do SolPor do Sol

Meio dia solar

ÉÉpocas do ano, do pocas do ano, do dia, em fundia, em funçção da ão da

ocupaocupaçção e da ão e da espectativaespectativaclimclimáática:tica:

•Fonte: eficiência energética na Arquitetura - R.Lamberts, L.Dutra, F.Pereira

Exemplo de aplicação - solução adotada pelos arquitetos da PRISMA para a proteção das portas

da cobertura, a partir da determinação dos ângulos limite

•Verão Inverno•Opção : proteção horizontal, via pérgula contínua.

•Arquitetos: Leonardo Ozenda e Simone de Albuquerque, PRISMA Construtora

•Solução adotada pelos arquitetos da PRISMA

•Arquitetos: •Leonardo Ozenda e Simone de Albuquerque,

• PRISMA Construtora

SituaSituaçções externas de ões externas de insolainsolaçção ão -- solusoluçção PRISMAão PRISMA

SituaSituaçções externas de insolaões externas de insolaçção ão --solusoluçção PRISMAão PRISMA

••AvaliaAvaliaçção das variantes (opão das variantes (opçções projetuais)ões projetuais)Cargas térmicas: intensidade e horário de ocorrência

Horário e ângulos de insolação

•Resultados obtidos através do conjunto de soluções

Simulações com o software Casamo-Clim- cenerg- ENSMP

Em um dia típico de verão: zona em que é

necessário um aumento de ventilação interna

O projeto PRISMA, suas varandas, pérgulas, esquadrias.....

O projeto PRISMA, suas varandas, pérgulas, esquadrias.....

Sugestões principaisSugestões principais•• Detalhe as necessidades ambientais da atividade Detalhe as necessidades ambientais da atividade

prevista prevista àà edificaedificaççãoão

•• Verifique o potencial climVerifique o potencial climáático de seu projetotico de seu projeto

•• Dê prioridade ao clima naturalDê prioridade ao clima natural

•• FaFaçça uma releitura do ambiente construa uma releitura do ambiente construíído e dos do e dos grandes projetos grandes projetos

•• Transforme as iniciativas com sucesso em banco Transforme as iniciativas com sucesso em banco pessoal de solupessoal de soluçções de projetoões de projeto

BibliografiaBibliografia•• Manual de Conforto TManual de Conforto Téérmicormico

– A .Frota, S. Schiffer - Ed. Nobel

• Eficiência EnergEnergéética na Arquiteturatica na Arquitetura– R. Lamberts, L. Dutra, F. Pereira - PW editores

•• Modelo Modelo para ElaboraElaboraçção de Cão de Cóódigo de Obras e digo de Obras e EdificaEdificaççõesões– S. Bahia, P. Guedes - Ed. IBAM

•• Avaliação da influência das decisões projetuais sobre a eficiência energética de edificação residencial multifamiliar e sugestões– C. Barroso-Krause - relatório de consultoria DCM-LIGHT