Conforto Térmico e Bioclimatologia - labeee.ufsc.br · • ASHRAE Standard 55 – 2004:...
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Introdução ao Conforto Térmico• A importância do estudo de conforto
térmico está baseada principalmente em 3 fatores:
A satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável;O desempenho humano ao realizar tarefas;A conservação de energia
ConceitoSegundo a ASHRAE Standard 55, Conforto Térmico é um estado de espírito que reflete a satisfação com o ambiente térmico que envolve a pessoa. Se o balanço de todas as trocas de calor a que está submetido o corpo for nulo e a temperatura da pele e suor estiverem dentro de certos limites, pode-se dizer que o homem sente Conforto Térmico.
Conforto Térmico
• As pesquisas normalmente utilizadas em estudos de conforto térmico, são divididas em dois grandes grupos:
Tipos de Pesquisa em Conforto Térmico
Pesquisas em Câmaras Climatizadas
Pesquisas de Campo
São aquelas realizadas no interior de ambientes totalmente controlados pelo pesquisador, onde as variáveis ambientais e pessoais são manipuladas
São aquelas realizadas em situação real, onde o pesquisador não interfere de maneira nenhuma sobre as variáveis
Variáveis de Conforto Térmico
VARIÁVEIS AMBIENTAISTemperatura do arTemperatura radiante médiaUmidade relativaVelocidade do ar
Variáveis de Conforto Térmico
ATIVIDADE FÍSICAQuanto maior aatividade física, maioro metabolismo
VESTIMENTAResistência térmica da
roupa medida em “clo”.
• ISO 7730 – 2005: Determinação e Interpretação analítica de conforto térmico usando o cálculo do índices de PMV e PPD e critérios de conforto térmico local.
• ISO 7726 – 1998: Instrumentos para Medição de quantidades físicas
• ASHRAE Standard 55 – 2004: Condições Ambientais Térmicas para ocupação Humana
• ISO 7243 – 1989: Ambientes Quentes – Estimativa de estresse térmico em trabalhadores, baseado no índice IBUTG
Normalização de Conforto Térmico e Estresse Térmico
• ISO 11079 – 2007: Determinação e Interpretação do estresse térmico por frio, utilizando isolamento requerido de vestimenta (IREQ).
• ISO 8996 – 2004: Ergonomia – Determinação da produção de calor metabólico.
• ISO 9920 – 2007: Ergonomia de Ambientes Térmicos – Estimativa de isolamento térmico e resistência evaporativa de um traje de roupa.
• NR 15: Limites de Tolerância para Exposição ao Calor. Ministério do Trabalho.
Normalização de Conforto Térmico e Estresse Térmico
MecanismosTermorreguladoresEm condição de Frio
Vasoconstrição PeriféricaArrepioAumento do MetabolismoMecanismos Instintivos e Culturais
MecanismosTermorreguladores
Em condição de CalorVasodilatação PeriféricaSuorRedução do MetabolismoMecanismos Instintivos e Culturais
A equação de conforto térmico foi expandida para englobar uma grande gama de sensações térmicas, utilizando-se o Voto Médio Estimado (PMV), através de análises estatísticas (estudos de Fanger, Dinamarca):
Equação do PMV
Onde:PMV = Voto médio estimado, ou voto de sensação de confortoM = Atividade desempenhada pelo indivíduoL = Carga térmica atuante sobre o corpo
A escala sétima da ASHRAE, ou escala de sete pontos utilizada nos estudos de Fanger, é usada para determinar a real sensação térmica das pessoas:
Equação do PMV
Muito quente
QuenteLevemente quente
NeutroLevemente Frio
Frio
Muito Frio
+ 3
+ 2
+ 1
0
-1
-2
- 3
O PMV é um índice que prevê o valor médio de um grande grupo de pessoas, segundo uma escala de sensações de 7 pontos;É determinado quando a Atividade (taxa metabólica) e as Vestimentas (resistência térmica) são conhecidas e os parâmetros físicos são medidos (tar; trm; var e umid);Índice baseado no Balanço de calor do corpo com o ambiente.Para o equacionamento foram consideradas as respostas fisiológicas do sistema termoregulador de mais de 1300 pessoas, tratadas estatisticamente:
ISO 7730 – Voto Médio Estimado - PMV
ISO 7730 – Percentagem de Pessoas insatisfeitas - PPD
O índice PPD, estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas termicamente com o ambiente;
Se baseia no voto da escala sétima de sensações;Pode ser determinado pela equação em função do
PMV ou ...:
ISO 7730 – Anexo A (Informativo) – Exemplos de requisitos de conforto térmico para diferentes categorias de ambientes e tipos de espaço:
ConceitoCLIMATOLOGIA aplicada àsrelações com os seres vivos.
Climatologia Aplicada à Arquitetura
V. OLGYAY e OLGYAY A. (1973)Design with Climate: Bioclimatic Approach toArchitectural Regionalism
Projeto BioclimáticoB. GIVONI (1969)
Man, Climate and Architecture.
Bioclimatologia
“Estilo Internacional”;Crise de Energia;Requisitos Básicos paraprojeto e análisestérmicas de edificações;Países emdesenvolvimento: a climatologia tem sedesenvolvido mais emfunção da aviação eagricultura
Importância dos Dados Climáticos para a Edificação
Dados Climáticos – para quê?• Dimensionamento de sistemas de ar condicionado-
condições extremas– Temperatura de Projeto ASHRAE 1%; 2,5%; 5% e TBU
coincidente– NBR6401– Graus-hora, temperaturas BIN
• Avaliação de desempenho térmico– Dias típicos– TRY– TMY
• Análise Bioclimática– TRY, TMY– Normais
Dados Climáticos – para quê?
• Avaliação de consumo de energia – TRY– TMY– WYEC
• Outros usos– Chuva dirigida– Dimensionamento de estruturas – cargas de vento– Dimensionamento de sistemas solares de
aquecimento de água e PV
Avaliação de desempenho térmico• Simulação de
ventilação natural• Simulação de
temperaturas e umidades
• Contato com o solo
1820222426283032343638
01/05 01:00:00
01/05 13:00:00
01/06 01:00:00
01/06 13:00:00
01/07 01:00:00
01/07 13:00:00
01/08 01:00:00
01/08 13:00:00
01/09 01:00:00
01/09 13:00:00
01/10 01:00:00
01/10 13:00:00
01/11 01:00:00
01/11 13:00:00
Tem
pera
tura
(ºC
)
Text Tint Tb
Avaliação de Consumo de energia• Simulação de edifício
comercial– Projeto– Retrofit– Operação
0
100
200
300
400
500
jan fev mar abr mai jun jul ago set out nov dez
Mês
Cons
umo
men
sal d
e en
ergi
a el
étric
a (M
Wh)
Real
Simulado
Arquitetura Bioclimática
Faz uso da tecnologia que se baseia na correta aplicação dos elementos arquitetônicos, tirando partido do clima, com o intuito de fornecer ao ambiente construído um alto grau de conforto higrotérmico, com baixo consumo energético.
ProjetoBioclimático
Desenvolvida por Givoniem 1992Construída sobre odiagrama psicrométricoFoi Adotada no Analysis-Bio (mais adequada para o Brasil
Limites de conforto para países em desenvolvimentoSe baseia em temperaturas internas
CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI
CARTA BIOCLIMÁTICA
ESTRATÉGIAS
Exemplo de Aplicação (TRY)Florianópolis
Programa Analysis Bio: www.labeee.ufsc.br/downloads
Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas
Serão necessários VALORES MENSAIS de:Média, média das máximas e média das mínimasda temperatura do arUmidade relativa média
Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas
1- Achar o ponto ATemperatura média mensal e umidade relativa média
Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas
2- Achar os pontos B e CTemperatura média das min e temperatura média das máx.
Avaliação Bioclimática pelas Normais Climatológicas
3- Traçar a linhaConsiderar 1,5g/kg de variação do conteúdo de umidade
Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de
interesse socialABNT NBR 15220-3 - Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse socialEstabelece um zoneamento bioclimático brasileiro, abrangendo um conjunto de recomendações e estratégias construtivas destinadas às habitações unifamiliares de interesse social.
Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social
Limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico de coberturas
Zona Coberturas recomendadas Transmitância térmica (W/m2.K)
Atraso térmico (horas)
Fator Solar (%)
1 a 6 Leves e isoladas U ≤ 2,00 ϕ ≤ 3,3 FS ≤ 6,5 7 Pesadas U ≤ 2,00 ϕ ≥ 6,5 FS ≤ 6,5 8 Leves e refletoras U ≤ 2,30 x FT* ϕ ≤ 3,3 FS ≤ 6,5
Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social
Zona Paredes externas recomendadas
Transmitância térmica (W/m2.K)
Atraso térmico (horas)
Fator Solar (%)
1 e 2 Leves U ≤ 3,00 ϕ ≤ 4,3 FS ≤ 5,0 3, 5 e 8 Leves e refletoras U ≤ 3,60 ϕ ≤ 4,3 FS ≤ 4,0 4, 6 e 7 Pesadas U ≤ 2,20 ϕ ≥ 6,5 FS ≤ 3,5
Limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico de paredes externas
Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social
Zona Área de abertura para ventilação (A = % da área do piso)
Sombreamento das aberturas
1, 2 e 3 Média: 15% < A < 25% Permitir sol durante o período frio 4, 5 e 6 Média: 15% < A < 25% Sombrear
7 Pequena: 10% < A < 15% Sombrear 8 Grande: A > 40% Sombrear
Recomendações quanto ao dimensionamento e sombreamento de aberturas
Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social
Estação Zona 1 Zona 2 Zona 3 Zona 4 Zona 5 Zona 6 Zona 7 Zona 8Verão - J J H, J J H, J H, J J, K Inverno A, B, C A, B, C B, C B, C C C - -
Estratégias bioclimáticas correspondentes à cada zona, para verão e inverno
A - B - C - D - E - F - G + H -H + I - I + J - K - L -
Sistema artificial de aquecimento Aquecimento solar da edificação Massa térmica para aquecimento Conforto térmico (baixa umidade) Conforto térmico Desumidificação (renovação do ar)Resfriamento evaporativo Massa térmica de refrigeração Ventilação Sistema artificial de refrigeração Umidificação do ar
RESFRIAMENTO EVAPORATIVO E UMIDIFICAÇÃO
Vegetação, Lagos e Espelhos d´água
Brisbaine - AU Brasília - DF
AR CONDICIONADO
Ar condicionado de janelaMinicentrais de pequeno porteMinicentrais do tipo “Multisplit”Self containedChiller & Fan-coilCentrífugas
AQUECIMENTO ARTIFICIAL
Radiador incandescenteConvector elétricoPainel radiador de baixa temperaturaAquecedor central