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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - ESCOLA DE MINAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE
EDIFICAÇÕES UNIFAMILIARES EM
LIGHT STEEL FRAMING
Ouro Preto, abril de 2007
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II
UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - ESCOLA DE MINAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE
EDIFICAÇÕES UNIFAMILIARES EM
LIGHT STEEL FRAMING
AUTOR: ADRIANO PINTO GOMES
ORIENTADOR: Prof. Dr. Henor Artur de Souza
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação do Departamento de Engenharia
Civil da Escola de Minas da Universidade
Federal de Ouro Preto, como parte integrante
dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Engenharia Civil, área de
concentração: Estruturas Metálicas.
Ouro Preto, abril de 2007
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III
Catalogação: [email protected]
G633a Gomes, Adriano Pinto.
Avaliação do desempenho térmico de edificações unifamiliares em
light steel framing [manuscrito] / Adriano Pinto Gomes. - 2007.
xvi, 172f.: il., graf., tabs., mapas.
Orientador: Prof. Dr. Henor Artur de Souza.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de
Minas. Departamento de Engenharia Civil. Programa de Pós Graduação em
Engenharia Civil.
Área de concentração: Construção Metálica.
1. Estruturas metálicas - Teses. 2. Ventilação - Teses. 3. Engenharia
térmica - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas.
II. Título.
CDU: 624.014.2
IV
À minha família e à Karla
V
AGRADECIMENTOS
À Universidade Federal de Ouro Preto, que proporcionou a realização deste trabalho.
Ao meu orientador, Prof. Henor Artur de Souza, pela orientação e amizade.
À professora Arlene M. Sarmanho Freitas, pelo apoio dado durante a elaboração desta
dissertação.
À Thalyta Rios, pela ajuda no aprendizado do programa EnergyPlus.
À Rovadavia, pela ajuda no curso e amizade.
Ao arquiteto Guilherme Jardim (USIMINAS), que cedeu um projeto de casa em Light
Steel Framing para a simulação.
À arquiteta Renata Crasto, pelo apoio técnico no entendimento do sistema Light Steel
Framing.
À CAPES, pelo fomento à pesquisa.
Aos meus amigos, que me confortaram nos momentos difíceis.
VI
RESUMO
Associadas à industrialização do processo construtivo no Brasil, têm sido desenvolvidas
estruturas metálicas mais leves e econômicas, utilizando perfis formados a frio de aço
galvanizado. Uma das soluções construtivas que empregam esses perfis é o sistema
Light Steel Framing, que reproduz os princípios da industrialização da construção civil,
como a racionalização, padronização, coordenação modular e transformação do canteiro
de obras em linha de montagem. Porém, como a tecnologia do Light Steel Framing é
recente no Brasil, há ainda algumas adaptações climáticas dos projetos a serem feitas,
por ser o sistema de concepção importado e com uma linguagem típica de seu país de
origem. Tendo em vista esses aspectos, neste trabalho faz-se a avaliação do desempenho
térmico de duas edificações unifamiliares em Light Steel Framing, ventiladas
naturalmente, via simulação numérica utilizando o software EnergyPlus. Realiza-se um
estudo das temperaturas internas dos ambientes, considerando a resposta global da
edificação e verificando o cumprimento das exigências de conforto térmico de seus
usuários. Neste estudo são contempladas como regiões climáticas as cidades de
Curitiba, Belo Horizonte, Brasília, Goiânia, Teresina e Belém, escolhidas de forma a
contemplar o maior número possível de zonas bioclimáticas definidas na norma NBR
15220:2005 de desempenho térmico de edificações. Os fechamentos utilizados na
análise foram classificados em função do atraso térmico recomendado pela norma NBR
15220:2005. Os resultados obtidos permitem constatar que para todos os casos, o uso
dos fechamentos e cobertura com atraso térmico indicados pela norma foram capazes de
amortecer os picos de calor num dia típico de verão. Como os modelos propostos
contemplam edificações com zonas (cômodos) pequenas, a carga térmica interna (perfil
de ocupação/iluminação/equipamentos) tem grande influência na resposta do ambiente
às interações térmicas com o clima externo.
VII
ABSTRACT
Associated with the Brazilian construction industry, lighter and more economic metallic
structures have been developed using galvanized cold-formed steel shapes. One of the
solutions for construction that can be applied to these shapes is the Light Steel Framing
System, which uses such construction industry principles as: logic, standardization,
modular coordination, and assembly at the work site. However, the Light Steel Framing
process is recent in Brazil, and is still undergoing some climatic adaptations for this
country, since its concepts were first introduced in a foreign country and in that
country's language. With these aspects in mind, in this work it is evaluated the thermal
performance of two single-family constructions, employing Light Steel Framing in a
naturally cooled atmosphere, was performed by simulation using the EnergyPlus
thermal behavior software. Internal temperatures were studied, taking into consideration
the overall response of the building and its compliance to personal comfort
requirements for the inhabitants. In this study, the cities of Curitiba, Belo Horizonte,
Brasilia, Goiânia, Teresina and Belém are contemplated as climatic regions, chosen to
embrace the biggest possible number of defined bio-climatic zones in norm NBR
15220:2005 of thermal performance in constructions. The closings used in the analysis
had been classified in function of the thermal delay recommended by norm NBR
15220:2005. The obtained results demonstrated that for all the cases, the use of outside
walls and roofs with thermal insulation, according the Brazilian Standard NBR
15220:2005 for thermal performance in buildings, were able to cushion the peak heat
temperatures of a typical summer. As the considered models contemplate constructions
with small zones, the internal thermal load (occupation profile/illumination/equipment)
has great influence in the reply of the environment to the thermal interactions with the
external climate.
VIII
SUMÁRIO
Resumo
VI
Abstract
VII
Lista de figuras
XI
Lista de tabelas
XV
CAPÍTULO I
1 INTRODUÇÃO 1
1.1 Considerações iniciais 1
1.2 Caracterização do problema 4
1.3 Objetivos 4
1.3.1 Objetivo geral 4
1.3.2 Objetivos específicos 5
1.4 Justificativa e importância 5
1.5 Estrutura do trabalho 6
CAPÍTULO II
2 BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA 8
2.1 Introdução 8
2.2 Carta Bioclimática de Olgyay 9
2.3 Carta Bioclimática de Givoni de 1992 11
2.4 O programa Analysis Bio 14
2.5 A Norma de Desempenho Térmico de Edificações 21
2.5.1 Diretrizes construtivas para as cidades objeto de estudo 24
2.5.2 Considerações sobre a Norma de Desempenho Térmico 29
2.6 Discussão das recomendações de projeto 30
2.6.1 Ventilação no verão 30
2.6.2 Proteções solares 32
2.6.3 Aquecimento solar e massa térmica no inverno 34
2.6.4 O uso de vegetação 37
2.7 Edifícios eficientes 38
IX
2.7.1 Introdução 38
2.7.2 A Casa Eficiente 39
2.7.3 Certificação para edifícios eficientes 42
2.8 Considerações finais 43
CAPÍTULO III
3 O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING 44
3.1 Introdução 44
3.2 O sistema Light Steel Framing 47
3.2.1 Tipos de perfis utilizados 48
3.2.2 Painéis 49
3.2.3 Lajes 51
3.2.4 Coberturas 53
3.2.5 Fundação 54
3.3 O fechamento vertical no sistema LSF 56
3.3.1 Características gerais 56
3.3.2 Painéis de OSB 57
3.3.3 Placas cimentícias 61
3.3.4 Chapas de gesso acartonado 62
3.3.5 Sistema Drywall 63
3.3.5.1 Paredes 64
3.3.5.2 Forros 66
3.3.6 Alvenaria 67
3.3.7 Isolamento térmico 67
CAPÍTULO IV
4 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES 70
4.1 Considerações iniciais 70
4.1.1 Simulação térmica de edificações não condicionadas 72
4.1.2 Critérios de avaliação para edificações não condicionadas 75
4.2 O programa EnergyPlus 77
4.3 Metodologia adotada 79
4.3.1 Caracterização das exigências humanas 80
4.3.2 Caracterização das condições climáticas 80
X
4.3.3 Caracterização dos modelos em LSF 81
4.3.3.1 Modelo 1 81
4.3.3.2 Modelo 2 85
4.3.4 Caracterização e configuração dos fechamentos 87
4.3.4.1 Propriedades termo-físicas dos materiais 87
4.3.4.2 Composição dos fechamentos 90
4.3.5 Parâmetros gerais de simulação 98
4.3.5.1 Parâmetros da simulação 98
4.3.5.2 Descrição das zonas térmicas 99
4.3.5.3 Rotinas de ocupação dos modelos 100
CAPÍTULO V
5 RESULTADOS 104
5.1 Modelo 1 104
5.1.1 Resultados da avaliação na cidade de BELÉM 104
5.1.2 Resultados da avaliação na cidade de BELO HORIZONTE 106
5.1.3 Resultados da avaliação na cidade de CURITIBA 109
5.1.4 Resultados da avaliação na cidade de GOIÂNIA 111
5.1.5 Resultados da avaliação na cidade de BRASÍLIA 113
5.1.6 Resultados da avaliação na cidade de TERESINA 115
5.2 Modelo 2 117
CAPÍTULO VI
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES 124
6.1 Considerações finais 124
6.2 Sugestões para futuras pesquisas 126
Referências Bibliográficas
127
ANEXO I
133
ANEXO II
150
XI
LISTA DE FIGURAS
CAPÍTULO II
FIGURA 2.1 Carta bioclimática de Olgyay de 1963 10
FIGURA 2.2 Carta bioclimática adotada para o Brasil 12
FIGURA 2.3 Dados Climáticos de Curitiba plotados sobre a carta bioclimática 15
FIGURA 2.4 Dados Climáticos de Belo Horizonte plotados sobre a carta
bioclimática
16
FIGURA 2.5 Dados Climáticos de Brasília plotados sobre a carta bioclimática 17
FIGURA 2.6 Dados Climáticos de Goiânia plotados sobre a carta bioclimática 18
FIGURA 2.7 Dados Climáticos de Teresina plotados sobre a carta bioclimática 19
FIGURA 2.8 Dados Climáticos de Belém plotados sobre a carta bioclimática 20
FIGURA 2.9 Carta bioclimática adaptada 22
FIGURA 2.10 Zoneamento bioclimático Brasileiro 23
FIGURA 2.11 Elevação: ventilação da cobertura, ventilação cruzada e ventilação do
piso sob a edificação
31
FIGURA 2.12 Esquema de circulação de ar 32
FIGURA 2.13 Edifícos com a mesma área coberta e plantas diferentes 33
FIGURA 2.14 Edifício com menor carga térmica solar 33
FIGURA 2.15 Elevação: Uso da energia solar e inércia térmica nas paredes internas e
no piso
34
FIGURA 2.16 Comparação da inércia térmica de uma parede real (q2) e de uma
parede fictícia de peso nulo (q1)
35
FIGURA 2.17 Corte esquemático de uma parede de acúmulo térmico 36
FIGURA 2.18 Corte esquemático de uma parede com isolamento térmico externo 36
FIGURA 2.19 Corte esquemático de uma rua 37
FIGURA 2.20 Fachada da Casa Eficiente 39
FIGURA 2.21 Perspectivas da Casa Eficiente mostrando a insolação sobre as fachadas
cegas leste e oeste
40
FIGURA 2.22 Croquis da planta indicando o uso de árvores como barreira para o
vento sul
41
FIGURA 2.23 Corte esquemático da condomínio empresarial Primavera Office Green 42
CAPÍTULO III
FIGURA 3.1 Protótipo USIframe 45
FIGURA 3.2 Condomínio em São Paulo com casas em Steel Framing feitas pela
Construtora Seqüência
45
FIGURA 3.3 Esquema de uma residência em Light Steel Framing 47
FIGURA 3.4 Esquema estrutural do sistema Light Steel Framing 48
XII
FIGURA 3.5 Perfis típicos para uso em Light Steel Framing - “U simples”, “U
enrijecido” e Cartola
48
FIGURA 3.6 Painel com contraventamento em “X” 50
FIGURA 3.7 Vigas de piso e contrapiso em OSB 51
FIGURA 3.8 Desenho esquemático de uma laje seca 52
FIGURA 3.9 Desenho esquemático de uma laje úmida 52
FIGURA 3.10 Estrutura do telhado de uma residência em LSF 53
FIGURA 3.11 Estrutura do telhado com placas de OSB como substrato de apoio 54
FIGURA 3.12 Detalhe de ancoragem da estrutura à fundação 55
FIGURA 3.13 Fachada com fechamento externo em OSB e placas de OSB
impermeabilizadas
58
FIGURA 3.14 Esquema do embasamento elevado 59
FIGURA 3.15 Acabamento em Siding vinílico 60
FIGURA 3.16 Restimento das placas de OSB com argamassa aplicada sobre tela de
galinheiro
60
FIGURA 3.17 Paredes simples 64
FIGURA 3.18 Paredes com duas camadas de gesso 65
FIGURA 3.19 Paredes incorporando tubulações internas 65
FIGURA 3.20 Parede de alta performance acústica 66
FIGURA 3.21 Fechamento de alvenaria de painéis LSF 67
FIGURA 3.22 Desenho esquemático de fechamento externo com EIFS 68
FIGURA 3.23 Revestimento externo em EIFS 69
CAPÍTULO IV
FIGURA 4.1 Fluxograma dos principais elementos para a simulação térmica de uma
edificação condicionada pela ventilação natural
74
FIGURA 4.2 Classificação do desempenho térmico da edificação 76
FIGURA 4.3 Interface do DesignBuilder 78
FIGURA 4.4 Carta solar para latitude 19.85 S 81
FIGURA 4.5 Planta baixa do protótipo 82
FIGURA 4.6 Aplicação de gesso resistente à umidade no banheiro 82
FIGURA 4.7 Aplicação de chapa de OSB 83
FIGURA 4.8 Planta baixa do Modelo 1 (malha de 600 x 600 mm) 84
FIGURA 4.9 Elevação do Modelo 1 (malha de 600 x 600 mm) 85
FIGURA 4.10 Perspectiva do Modelo 1 (gerada após a simulação) 85
FIGURA 4.11 Planta baixa do Modelo 2 (1° pvto.) 86
FIGURA 4.12 Planta baixa do Modelo 2 (2° pvto.) 86
XIII
FIGURA 4.13 Perspectiva do Modelo 2 (gerada após a simulação) 87
FIGURA 4.14 Influência do número de renovações do ar por hora na temperatura
interna da edificação
102
FIGURA 4.15 Influência do perfil de ocupação nos ganhos internos de calor 102
FIGURA 4.16 Influência do uso de iluminação interna nos ganhos internos de calor 103
CAPÍTULO V
FIGURA 5.1 Evolução temporal da temperatura com vegetação e solo do entorno
coberto com grama (reflexão 0,2) para o dia típico de verão em Belém
104
FIGURA 5.2 Evolução temporal da temperatura sem vegetação e solo do entorno em
concreto (reflexão 0,4) para o dia típico de verão em Belém
105
FIGURA 5.3 Comparação entre os resultados obtidos considerando a SALA para o
dia típico de verão em Belém
105
FIGURA 5.4 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte (ESQUEMA “A”)
107
FIGURA 5.5 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte (ESQUEMA “B”)
107
FIGURA 5.6 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte (ESQUEMA “C”)
108
FIGURA 5.7 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte (ESQUEMA “D”)
108
FIGURA 5.8 Comparação dos esquemas A, B, C e D considerando a sala para o dia
típico de verão em Belo Horizonte
109
FIGURA 5.9 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Curitiba (ESQUEMA “A”)
110
FIGURA 5.10 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Curitiba (ESQUEMA “B”)
110
FIGURA 5.11 Comparação entre a cobertura com laje seca leve (Esquema “A”) e
isolada (Esquema “B”) considerando a sala para o dia típico de verão
em Curitiba
111
FIGURA 5.12 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Goiânia (ESQUEMA “A”)
112
FIGURA 5.13 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Goiânia (ESQUEMA “B”)
112
FIGURA 5.14 Comparação entre os fechamentos pesados (Esquema “A”) e o
tradicional (Esquema “B”) considerando a sala para o dia típico de
verão em Goiânia
113
FIGURA 5.15 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Brasília (ESQUEMA “A”)
114
FIGURA 5.16 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Brasília (ESQUEMA “B”)
114
FIGURA 5.17 Comparação entre os fechamentos com acabamento em siding
(Esquema “A”) e argamassa (Esquema “B”) considerando a sala para o
dia típico de verão de Brasília
115
FIGURA 5.18 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Teresina (ESQUEMA “A”)
116
FIGURA 5.19 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Teresina (ESQUEMA “B”)
116
XIV
FIGURA 5.20 Comparação entre cobertura com laje úmida pesada (Esquema “A”) e
seca leve (Esquema “B”) considerando a sala para o dia típico de verão
em Teresina
117
FIGURA 5.21 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “A”)
118
FIGURA 5.22 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “A”)
118
FIGURA 5.23 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “B”)
119
FIGURA 5.24 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em Belo
Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “B”)
119
FIGURA 5.25 Comparação entre fechamento tradicional (Esquema “A”) e pesado
(Esquema “B”) considerando o QUARTO 1 (2° pvto.) e ESCRITÓRIO
(1° pvto.) para o dia típico de verão em Belo Horizonte
120
FIGURA 5.26 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em Belo
Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “A”)
121
FIGURA 5.27 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em Belo
Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “A”)
121
FIGURA 5.28 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em Belo
Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “B”)
122
FIGURA 5.29 Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em Belo
Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “B”)
122
FIGURA 5.30 Comparação entre fechamento tradicional (Esquema “A”) e pesado
(Esquema “B”) considerando o QUARTO 1 (2° pvto.) e ESCRITÓRIO
(1° pvto.) para o dia típico de inverno em Belo Horizonte
123
XV
LISTA DE TABELAS
CAPÍTULO II
TABELA 2.1 Normais Climatológicas de Curitiba 14
TABELA 2.2 Percentual de horas para cada estratégia em Curitiba 15
TABELA 2.3 Normais Climatológicas de Belo Horizonte 15
TABELA 2.4 Percentual de horas para cada estratégia em Belo Horizonte 16
TABELA 2.5 Normais Climatológicas de Brasília 17
TABELA 2.6 Percentual de horas para cada estratégia em Brasília 17
TABELA 2.7 Normais Climatológicas de Goiânia 18
TABELA 2.8 Percentual de horas para cada estratégia em Goiânia 18
TABELA 2.9 Normais Climatológicas de Teresina 19
TABELA 2.10 Percentual de horas para cada estratégia em Teresina 19
TABELA 2.11 Normais Climatológicas de Belém 20
TABELA 2.12 Percentual de horas para cada estratégia em Belém 20
TABELA 2.13 Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona
bioclimática 1
24
TABELA 2.14 Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 1 24
TABELA 2.15 Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona
bioclimática 1
25
TABELA 2.16 Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona
bioclimática 3
25
TABELA 2.17 Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 3 25
TABELA 2.18 Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona
bioclimática 3
25
TABELA 2.19 Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona
bioclimática 4
26
TABELA 2.20 Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 4 26
TABELA 2.21 Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona
bioclimática 4
26
TABELA 2.22 Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona
bioclimática 6
27
TABELA 2.23 Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 6 27
TABELA 2.24 Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona
bioclimática 6
27
TABELA 2.25 Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona
bioclimática 7
27
TABELA 2.26 Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 7 28
TABELA 2.27 Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona
bioclimática 7
28
XVI
TABELA 2.28 Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona
bioclimática 8
28
TABELA 2.29 Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 8 28
TABELA 2.30 Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona
bioclimática 8
29
CAPÍTULO III
TABELA 3.1 Dimensões nominais usuais de perfis de aço (conforme NBR 6355) 49
TABELA 3.2 Espessura mínima das placas de OSB de acordo com espaçamento
entre montantes e tipo de revestimento
58
TABELA 3.3 Relação entre espessura da placa cimentícia e aplicação 61
TABELA 3.4 Espessura dos materiais isolantes 64
TABELA 3.5 Metragem máxima dos forros em Drywall 66
CAPÍTULO IV
TABELA 4.1 Elementos de construção das superfícies 88
TABELA 4.2 Resistência das câmaras de ar não ventiladas 89
TABELA 4.3 Características dos vidros utilizados em portas e janelas 89
TABELA 4.4 Fechamentos internos pesados 91
TABELA 4.5 Fechamentos internos leves 92
TABELA 4.6 Fechamentos externos leves e tradicional 93
TABELA 4.7 Fechamentos externos pesados 94
TABELA 4.8 Fechamentos externos pesados (continuação) 95
TABELA 4.9 Laje úmida pesada 96
TABELA 4.10 Laje seca isolada 97
TABELA 4.11 Laje seca leve 98
TABELA 4.12 Horário de ocupação de pessoas no dia de projeto 100
TABELA 4.13 Consumo de eletrodomésticos 100
CAPÍTULO I
1 INTRODUÇÃO
1.1 Considerações iniciais
Atualmente, a construção civil no Brasil é primordialmente artesanal e baseada na
improvisação, sendo caracterizada pelo desperdício de tempo, material, mão-de-obra e
capital (SALES, 2001). Para mudar essa situação, o mercado nacional tem buscado a
otimização dos sistemas de todos os campos da produção, tanto na qualidade dos
produtos empregados na construção civil, quanto no processo de produção; sem
aumentar significativamente os custos, a fim de se tornarem competitivos (CRASTO,
2005).
Nessa busca por inovação, são importadas grandes variedades de materiais,
equipamentos e práticas tecnológicas. Para que o mercado nacional da construção civil
alcance uma real inovação tecnológica, não basta somente importar sistemas funcionais
não adaptados a realidade do país. Os componentes introduzidos devem estar associados
ao processo de produção e as reais condições de execução do mercado (SALES, 2001).
Para a otimização dos custos, redução de tempo de execução e melhoria do desempenho
e qualidade, as edificações em estrutura metálica e sistemas industrializados
complementares aparecem como uma ótima opção. No Brasil, somente a partir da
década de 80 houve uma maior demanda por edificações comerciais e residenciais
estruturadas em aço (CASTRO, 1999). Embora tenha se estabelecido no País uma
cultura do concreto, o sistema estrutural em aço está sendo redescoberto pelos
projetistas e empreendedores da construção, uma vez que esse sistema apresenta grande
potencial para desenvolvimento das construções industrializadas, possibilitando a
racionalização e exatidão do processo construtivo (SALES, 2001).
Ao longo dos últimos anos, a construção metálica vem se consolidando como uma forte
alternativa tecnológica no cenário da construção civil brasileira. A estrutura metálica
INTRODUÇÃO
2
tem sido cada vez mais utilizada em edifícios de múltiplos andares no Brasil e, em
particular, em habitações residenciais. O emprego desta tecnologia construtiva, aliada à
eficiência de uma construção industrializada, tem gerado uma série de vantagens
construtivas sob o ponto de vista dos diversos segmentos envolvidos na construção
civil: o empreendedor, o construtor, os arquitetos e os engenheiros. Dentre os aspectos
positivos, destacam-se: a precisão construtiva, o custo competitivo e a rapidez na
execução da obra.
Associadas à industrialização do processo construtivo, têm sido desenvolvidas
estruturas metálicas mais leves e econômicas, utilizando perfis formados a frio de aço
galvanizado. Segundo Crasto (2005), no Brasil a utilização na construção civil de
estruturas metálicas compostas por perfis formados a frio está em fase de rápido
crescimento, devido às vantagens que o emprego destes perfis oferece.
Uma das soluções construtivas que empregam os perfis formados a frio de aço
galvanizado é o sistema Light Steel Framing (LSF), que tem despertado grande
interesse no mercado nacional. O Light Steel Framing é “um sistema construtivo de
concepção racional caracterizada pelo uso de perfis formados a frio de aço galvanizado
compondo sua estrutura e por subsistemas que proporcionam uma construção
industrializada e a seco”
1
. Trata-se de um sistema que reproduz os princípios da
industrialização da construção civil, como a racionalização, padronização, coordenação
modular e transformação do canteiro de obras em linha de montagem; além de
apresentar relativa redução de custos.
O Light Steel Framing surge como uma alternativa, devido à facilidade de execução e
obtenção dos seus elementos constituintes, e por ser uma tecnologia já amplamente
empregada no exterior
2
.
1
CRASTO, Renata Cristina Moraes de. Arquitetura e tecnologia em sistemas construtivos
industrializados: light steel framing. 2005. 231 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola
de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005. p. 3.
2
Este sistema construtivo tem sido amplamente utilizado em países como Estados Unidos, Inglaterra,
Japão, Canadá e Austrália.
INTRODUÇÃO
3
Esse sistema também representa uma tecnologia limpa, porque minimiza o uso de
recursos naturais e de entulho e permite uma construção a seco, unindo diversos
sistemas ou produtos industrializados compatíveis entre si. Assim, essa nova tecnologia
tem se mostrado uma grande alternativa para construções habitacionais de médio e alto
padrão, que demandam pouca carga e pequenos vãos.
Sob um ponto de vista mais amplo, a qualidade ambiental dos espaços habitacionais
está intimamente relacionada a uma resposta adequada aos condicionantes climáticos do
local onde a edificação estiver inserida. Para se obter condições de conforto térmico
compatíveis com as exigências dos usuários e racionalizar o consumo de energia, é
necessário tratar a questão do desempenho térmico desde a concepção arquitetônica
desses edifícios. Como afirmam Frota e Schiffer (2003), mesmo em condições
climáticas muito rígidas, devem-se procurar soluções de projeto que maximizem o
desempenho térmico natural, visto que se pode evitar ou reduzir os sistemas de
condicionamento artificial de ar, otimizando o consumo de energia na edificação.
Para manter a qualidade térmica no interior das habitações estruturadas em aço, podem-
se utilizar diversos recursos de projeto, como os dispositivos de proteção solar (brises e
telas metálicas), novos sistemas de fechamento, elementos arquitetônicos que melhorem
as condições da ventilação natural, novos materiais isolantes, dentre outros. Porém,
dentre os sistemas complementares utilizados nas edificações estruturadas em aço, o
sistema de fechamento é o mais importante, uma vez que está diretamente relacionado
ao conforto térmico dos usuários (FRANSOZO, 2003).
Nesse sentido, a avaliação do desempenho térmico de edificações é outro fator
importante, pois, verificando as condições do ambiente interno de uma habitação em
relação ao conforto térmico proporcionado aos ocupantes, ainda em fase de projeto,
garante-se uma edificação com resposta térmica adequada com mínimo gasto de
energia.
INTRODUÇÃO
4
1.2 Caracterização do problema
No Brasil, a tecnologia do sistema Light Steel Framing é recente. Somente no final da
década de 90 esse sistema começou a ser introduzido no país para a montagem de casas
residenciais. Há ainda algumas adaptações climáticas dos projetos a serem feitas, por ser
o sistema de concepção importado e com uma linguagem típica de seu país de origem.
Segundo Crasto (2005), “no Brasil não há estudos sobre o comportamento e
desempenho térmico de edificações construídas em LSF, portanto ainda não é possível
avaliar quais condições de fechamento são melhores para determinadas regiões do país”
3
.
Em relação ao sistema construtivo, existem trabalhos que visam à padronização do
Light Steel Framing no Brasil. O CBCA (Centro Brasileiro da Construção em Aço)
disponibiliza dois manuais que tratam do sistema Light Steel Framing: um sobre
arquitetura do LSF (FREITAS e CRASTO, 2006) e um segundo sobre cálculo estrutural
do LSF (RODRIGUES, 2006). A Caixa Econômica Federal (CEF, 2003) tem usado um
manual baseado em normas americanas, a fim de fornecer subsídios suficientes para o
estabelecimento de critérios de análise de solicitação de financiamento para a
construção de edificações com este sistema.
Tendo em vista esses aspectos, esta pesquisa se coloca como uma contribuição para a
análise do desempenho térmico dos sistemas de fechamento específicos utilizados no
sistema Light Steel Framing.
1.3 Objetivos
1.3.1 Objetivo geral
Avaliar duas edificações em Light Steel Framing, ventiladas naturalmente, por meio de
um software de simulação do comportamento térmico (EnergyPlus); realizando um
3
CRASTO, Renata Cristina Moraes de. Arquitetura e tecnologia em sistemas construtivos
industrializados: light steel framing. 2005. 231 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola
de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005. p. 171.
INTRODUÇÃO
5
estudo das temperaturas internas dos ambientes, considerando a resposta global da
edificação e verificando o cumprimento das exigências de conforto térmico de seus
usuários.
1.3.2 Objetivos específicos
• Identificar as estratégias bioclimáticas mais adequadas ao clima das regiões de
interesse (Curitiba, Belo Horizonte, Brasília, Goiânia, Teresina e Belém);
• Estudar o software computacional EnergyPlus;
• Verificar o desempenho térmico das edificações por meio de simulação
numérica utilizando o software EnergyPlus;
• Avaliar o desempenho térmico de duas habitações unifamiliares em Light Steel
Framing fazendo um estudo comparativo do desempenho térmico dos elementos
externos e internos de fechamento específicos para este sistema;
• Comparar os resultados da simulação numérica.
1.4 Justificativa e importância
Torna-se cada vez mais importante considerar os componentes energético-climáticos
nas relações que determinam as decisões de projeto, uma vez que o manejo e o controle
do consumo de energia na edificação se tornaram uma necessidade em nível mundial e,
em especial, no contexto brasileiro. Para que isto seja possível, os conceitos de
arquitetura bioclimática aplicados à eficiência energética nas edificações devem estar de
acordo com a disponibilidade de técnicas, de materiais e do processo construtivo das
construções metálicas.
Por outro lado, é de grande importância a tropicalização do sistema LSF, uma vez que o
Brasil possui um conjunto de condições climáticas e usuários bem diferentes dos países
que dominam a tecnologia desse sistema. É necessário adequar a tecnologia da
construção ao meio e ao cliente, e não o contrário (SALES, 2001).
INTRODUÇÃO
6
Diante dessas considerações, a pesquisa relacionada à avaliação do desempenho térmico
de habitações em Light Steel Framing é um assunto de grande importância para a
ampliação e consolidação desse sistema construtivo no contexto brasileiro. Os
resultados permitem o estabelecimento de tipos de fechamentos verticais que garantam
conforto térmico nas edificações da região de interesse, oferecendo uma alternativa
consistente aos sistemas construtivos comumente utilizados em habitações de interesse
social.
1.5 Estrutura do trabalho
Além deste capítulo introdutório que descreve o panorama geral das edificações em
Light Steel Framing no Brasil, a dissertação é constituída por mais cinco capítulos e um
anexo.
No CAPÍTULO II faz-se uma revisão bibliográfica sobre bioclimatologia aplicada às
edificações, apresentando um contexto histórico das metodologias de intervenção
bioclimática. São apresentadas as estratégias de projeto para cada cidade analisada,
realizando um estudo dessas estratégias. Por último é apresentado um estudo de caso de
um edifício eficiente.
No CAPÍTULO III faz-se uma revisão bibliográfica sobre o sistema Light Steel
Framing, enfocando o fechamento vertical. É dada prioridade as características
necessárias à simulação dos modelos.
No CAPÍTULO IV faz-se uma revisão bibliográfica sobre a metodologia de avaliação
do desempenho térmico, apresentando-se a metodologia adotada. São apresentados
todos os parâmetros necessários à simulação do desempenho térmico dos modelos.
No CAPÍTULO V são apresentados os resultados da simulação dos modelos,
considerando configurações de fechamento e condições climáticas diferentes.
INTRODUÇÃO
7
No CAPÍTULO VI são apresentadas as conclusões obtidas a partir da análise dos
resultados da simulação, além de destacar sugestões para futuras pesquisas.
No ANEXO I apresentam-se as características dos dias típicos de projeto para as regiões
consideradas (Curitiba, Belo Horizonte, Brasília, Goiânia, Teresina e Belém) e as
trajetórias solares para cada região.
No ANEXO II apresentam-se as tabelas de temperaturas internas dos ambientes
resultantes da simulação em cada cidade.
CAPÍTULO II
2 BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
2.1 Introdução
Um projeto arquitetônico deve se adaptar às características do meio em que está
inserido. De acordo com Romero (1998), os exemplos de boa arquitetura, representados
pelas construções e traçados primitivos, são realizações que evidenciam um profundo
conhecimento do lugar da implantação do projeto. Dessa forma, se forem estabelecidos
princípios que considerem as inter-relações do ambiente com o espaço construído, estar-
se-ia contribuindo para a construção de edificações com adequação térmica e
salubridade ambiental.
Segundo Goulart et al. (1994), a arquitetura bioclimática “utiliza a tecnologia baseada
na correta aplicação dos elementos arquitetônicos com o objetivo de fornecer ao
ambiente construído, um alto grau de conforto higrotérmico com baixo consumo de
energia”. Se na etapa de concepção arquitetônica os princípios bioclimáticos forem
incorporados, será permitido implantar sistemas passivos de condicionamento térmico,
minimizando os efeitos climáticos indesejáveis.
Algumas metodologias diretas de bioclimatologia aplicada às edificações utilizam cartas
bioclimáticas, que associam o comportamento climático do entorno e as estratégias
indicadas para cada período do ano com uma zona de conforto térmico.
Neste capítulo, faz-se uma revisão sobre os principais métodos de avaliação
bioclimática para definir as estratégias de projeto mais adequadas ao clima das cidades
contempladas na simulação dos modelos. No final do capítulo é apresentado um estudo
de caso de um edifício no Brasil que incorpora os conceitos de melhoria do desempenho
energético.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
9
2.2 Carta Bioclimática de Olgyay
Olgyay (1963) foi pioneiro em estender a aplicação da bioclimatologia à arquitetura
considerando as condições de conforto térmico humano. Este autor criou o termo
projeto bioclimático fazendo referência a uma concepção arquitetônica, que por meio de
seus próprios elementos, utiliza as condições favoráveis do clima a fim de satisfazer as
exigências de conforto térmico do homem.
Na década de sessenta, Olgyay (1963) desenvolveu uma carta bioclimática
considerando os dados do clima externo na proposição de estratégias de adaptação da
arquitetura ao clima. A carta possui ao redor da zona de conforto os elementos
climáticos indicados com curvas, que fornecem os procedimentos necessários de
correção para restabelecer-se a sensação de conforto. No gráfico, relacionam-se as
variáveis de temperatura de bulbo seco e umidade relativa e definem-se zonas de
ventilação, irradiação solar, sombreamento e resfriamento evaporativo (FIG. 2.1).
Segundo Olgyay
1
(apud GOULART, S. et al., 1994), o uso do diagrama é aplicável
somente a habitantes da zona temperada dos Estados Unidos, usando roupas comuns
(1CLO), exercendo atividade sedentária ou leve, em altitudes inferiores a 300 m acima
do nível do mar e latitude de aproximadamente 40 graus.
Devido a essa limitação, o próprio autor revisou a carta original em 1968, adaptando o
diagrama bioclimático para regiões mais quentes ao desenvolver seus estudos na
Colômbia, considerado a aclimatização dos habitantes desta região. Nesta nova carta,
pode-se analisar, conforme a zona de conforto adotada, tanto climas temperados quanto
quentes e úmidos. Olgyay
2
(apud MACIEL, 2002) fez indicações para esta nova carta
contemplar outras latitudes, mas não considerou diferentes altitudes.
1
OLGYAY, V. Design with Climate. New Jersey: Princeton University Press, 1963.
2
OLGYAY, V. Clima e arquitetura em Colômbia. Colômbia: Faculdade de Arquitetura, 1968.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
10
FIGURA 2.1 – Carta bioclimática de Olgyay de 1963.
Fonte: IZARD, J. L.; GUYOT, A., 1980, p. 15.
Embora se deva reconhecer a importância do trabalho de Olgyay (1963) como pioneiro
em estudos de bioclimatologia aplicada à arquitetura, o método desenvolvido por esse
autor possui algumas limitações. A partir de estudos realizados na Austrália,
Koenigsberger et al.
3
(apud GOULART, S. et al., 1994) adaptaram a carta de Olgyay
de 1963 a países quentes e observaram que as conclusões desse autor, apesar de válidas,
não serviam como índice de conforto térmico. Izard e Guyot (1980) afirmam que:
“A necessidade de bloquear a radiação solar depende de outros fatores como, por
exemplo, a inércia térmica da edificação e a amplitude das temperaturas externas, não
podendo, portanto, ser representada por uma simples linha calcada numa só temperatura”.
3
KOENIGSBERGER, O. H. et al. Viviendas y edifícios en zonas cálidas y tropicales. Madrid: Paraninfo,
1977.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
11
Os autores também alertam, dentre outros fatores, que a umidade relativa não é um bom
critério para avaliar o conforto térmico, sendo a umidade absoluta um parâmetro mais
indicado.
Givoni
4
(apud GOULART, S. et al., 1994) relata que o método é “suscetível de
aplicação em regiões úmidas, onde a ventilação é essencial durante o dia e há pouca
diferença entre as condições internas e externas”. A maior crítica que pode ser feita as
cartas de Olgyay (1963, 1968) é o fato de elas serem consideradas totalmente abertas ao
meio externo, desconsiderando as características da edificação.
2.3 Carta Bioclimática de Givoni de 1992
Com o objetivo de selecionar uma carta bioclimática a ser adotada para o Brasil,
Goulart et al. (1994) analisaram vários métodos de projeto direto que aplicam a
bioclimatologia às edificações.
A partir das análises, concluiu-se que a metodologia mais apropriada ao clima tropical
era a carta bioclimática de Givoni (1992) para países em desenvolvimento. A carta de
Givoni de 1992 se baseia em temperaturas internas do edifício, diferentemente de
Olgyay, que aplicava seu diagrama estritamente para as condições externas
(LAMBERTS et al., 1997).
Nesta carta foram expandidos os limites máximos de conforto, incluindo uma faixa
maior de variação de fatores ambientais como a temperatura e velocidade do vento;
considerando a aclimatização de pessoas que vivem em regiões caracterizadas por este
tipo de clima (FIG. 2.2).
4
GIVONI, B. Man, climate and architecture. 2. ed. London: Applied Science, 1976.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
12
FIGURA 2.2 – Carta bioclimática adotada para o Brasil.
Fonte: GOULART, S. et al., 1997, p. 10.
Na carta são definidas nove regiões, as quais são discutidas a seguir:
1 – Zona de Conforto: Para as condições climáticas que resultem nos pares
psicrométricos (temperatura do ar seco e umidade absoluta) registrados nesta zona, há
uma grande probabilidade das pessoas perceberem a sensação de conforto térmico.
2 – Zona de Ventilação: Por meio da substituição do ar interno (mais quente) pelo
externo (mais frio) pode-se alcançar o conforto com a estratégia de resfriamento natural.
Nesta zona a temperatura e umidade são elevadas.
3 – Zona de resfriamento evaporativo: O resfriamento evaporativo pode ser utilizado
para atingir a sensação de conforto, aumentando a umidade relativa do ar e diminuindo
sua temperatura.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
13
4 - Zona de Massa Térmica para Resfriamento: Nesta zona, recomenda-se o uso de
componentes construtivos com inércia térmica elevada em climas quentes e secos, para
que a amplitude da temperatura interior diminua em relação à exterior.
5 – Zona de refrigeração artificial: Quando as estratégias de ventilação, resfriamento
evaporativo e massa térmica não proporcionam as condições desejadas de conforto, é
necessário o uso de resfriamento artificial.
6 – Zona de umidificação: Zona caracterizada pela temperatura do ar menor que 27°C e
umidade relativa abaixo de 20%. Nesta zona é recomendada a estratégia de
umidificação do ar para melhorar a sensação de conforto térmico.
7 - Zona de Massa Térmica e Aquecimento Solar Passivo: Neste caso, é recomendável a
adoção de paredes com maior inércia térmica com o objetivo de reduzir as perdas do
calor gerado no interior da edificação para o exterior mais frio.
8 - Zona de Aquecimento Solar Passivo: Zona caracterizada pela baixa temperatura do
ar. Por meio de algumas estratégias como superfícies envidraçadas orientadas para o sol,
orientação adequada da edificação e de cores que aumentem os ganhos de calor pode-se
elevar a temperatura do ar interior.
9 – Zona de aquecimento artificial: Zona em que o conforto térmico não pode ser
atingido utilizando-se apenas condicionamento térmico passivo, pois se trata de locais
extremamente frios. Deve-se utilizar aquecimento artificial e isolar as paredes e
coberturas dos ambientes para evitar perdas de calor para o ambiente externo.
Um projeto torna-se ainda mais eficiente quando se pode conciliar e/ou combinar estas
estratégias bioclimáticas previstas na carta. O método de Watson e Labs de 1983 foi
combinado com a carta adotada por possibilitar a quantificação das estratégias
sugeridas, principalmente, quando as condições climáticas encontram-se dentro de
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
14
zonas de interseção. Esse método faz análise de dados climáticos horários, fazendo uso
do Test Refence Year (TRY) ou Ano Climático de Referência
5
.
O Ano Climático de referência (TRY) é baseado na eliminação de anos de dados que
contenham temperaturas médias mensais extremas (altas ou baixas). Aplicando os dados
do TRY na carta de Givoni de 1992 é possível conhecer o comportamento da
temperatura e umidade relativa do ar ao longo do ano, identificando o percentual das
estratégias mais indicadas para a edificação. Por meio da combinação da carta
bioclimática de Givoni de 1992 para países de clima quente em desenvolvimento e do
método de Watson e Labs de 1983, Goulart et al. (1997) deram prosseguimento a esse
estudo gerando cartas para 14 cidades brasileiras; validando esse método.
2.4 O programa Analysis Bio
O software Analysis Bio, desenvolvido pelo Laboratório de Eficiência Energética em
Edificações da Universidade Federal de Santa Catarina (LABEEE/UFSC), plota os
dados de temperatura e umidade do TRY, das normais climatológicas ou de dados
inseridos manualmente sobre a carta bioclimática de Givoni de 1992 para países de
clima quente e em desenvolvimento. O programa permite a visualização da distribuição
dos dados climáticos, o cálculo da percentagem de horas do ano em que se encontra
conforto ou não e o percentual das estratégias mais indicadas para a edificação. Nas
TAB. 2.1 a 2.12 e nas FIG. 2.3 a 2.8 são apresentados os dados para as cidades objeto
de estudo.
TABELA 2.1 – Normais Climatológicas de Curitiba
VAR JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1 25,6 25,8 24,9 22,3 21,1 18,3 19,4 20,9 21,3 22,6 24,5 25,4
2 15,8 16,3 15,4 12,8 10,2 7,8 8,1 9,2 10,8 12,5 14 15,4
3 19,6 19,9 19 16,7 14,6 12,2 12,8 14 15 16,5 18,2 19,3
4 79 80 80 79 82 76 81 79 82 82 80 82
5 909,4 910,3 911,2 912,4 913,4 914,3 915,1 914,0 913,3 911,6 910,1 909,4
Variáveis:
1. Temperaturas médias máximas (ºC)
2. Temperaturas médias mínimas (°C)
3. Temperaturas médias (°C)
4. Umidades relativas médias (%)
5. Pressões barométricas (hPa)
Fonte: UFSC, 2006.
5
A análise bioclimática de um local deve ser feita a partir dos dados climáticos disponíveis. Segundo Lamberts et al.
(1997), o ideal seria usar o Ano Climático de Referência (TRY), que possui valores horários de temperatura e
umidade relativa; mas pode-se também utilizar as Normais Climatológicas, que possuem valores médios para vários
locais do Brasil.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
15
0
5
10
1 5
20
25
3 0
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 2 0 25 3 0 35 4 0 4 5 50
TBS[°C]
T
BU
[
°
C
]
W[g/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPCUFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
5
5. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 1
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 2
12.Massa/ Resf. Evap.
FIGURA 2.3 – Dados Climáticos de Curitiba plotados sobre a carta bioclimática adaptada de Givoni
(1992) por meio do software Analysis Bio 2 – Avaliação bioclimática pelas normais climatológicas.
TABELA 2.2 - Percentual de horas para cada estratégia em Curitiba
Fonte: UFSC, 2006.
Na carta bioclimática de Curitiba, percebe-se a necessidade de aquecimento solar
passivo em combinação com o uso de massa térmica nos fechamentos durante o ano
todo. O aquecimento artificial é necessário nos períodos mais frios do ano.
TABELA 2.3 – Normais Climatológicas de Belo Horizonte
VAR JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1 28,2 28,8 28,6 27,5 26 25 24,6 26,5 27,2 27,7 27,5 27,3
2 18,8 19 18,8 17,3 15 13,4 13,1 14,4 16,2 17,5 18,2 18,4
3 22,8 23,2 23 21,1 19,8 18,5 18,1 19 21 21,9 22,2 22,2
4 79 75,1 74,7 73,9 72,5 71,4 68,7 64,5 65,1 69,8 74,1 78
5 915,5 916 916,2 917,2 918,7 920,2 921,1 919,9 918,5 916,6 915,3 915
Variáveis:
1. Temperaturas médias máximas (ºC)
2. Temperaturas médias mínimas (°C)
3. Temperaturas médias (°C)
4. Umidades relativas médias (%)
5. Pressões barométricas (hPa)
Fonte: UFSC, 2006.
MESES (%)
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Conforto
71,95 69,98 70,72 45,72 28,44 2,87 12,39 24,78 31,43 45,55 61,90 61,25
Aquecimento Solar Passivo
12,64 32,11 33,33 30,97 29,92 30,48 14,86
Aquecimento Solar
Passivo/Massa Térmica
28,06 30,03 29,28 42,10 36,69 38,09 35,40 34,19 38,09 39,60 38,10 38,75
Aquecimento Artificial
2,75 25,72 21,25 11,12
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
16
0
5
10
1 5
20
25
3 0
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 2 0 25 3 0 35 4 0 4 5 50
TBS[°C]
T
BU
[
°
C
]
W[g/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPCUFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
5
5. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 1
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 2
12.Massa/ Resf. Evap.
FIGURA 2.4 – Dados Climáticos de Belo Horizonte plotados sobre a carta bioclimática adaptada de
Givoni (1992) por meio do software Analysis Bio 2 – Avaliação bioclimática pelas
normais climatológicas.
TABELA 2.4 - Percentual de horas para cada estratégia em Belo Horizonte
Fonte: UFSC, 2006.
Nesta carta, grande parte das normais está concentrada na região de conforto. Nas horas
desconfortáveis, a estratégia mais indicada é o aquecimento solar passivo com uso de
massa térmica nos fechamentos. Durante o verão, além dessas estratégias, é
recomendado o uso de ventilação cruzada.
MESES (%)
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Conforto
54,65 63,51 67,94 90,89 72,73 60,34 57,39 70,25 83,64 95,09 83,35 69,29
Ventilação
22,57 12,87 9,24 12,73
Aquecimento Solar Passivo
5,17 7,83
Aquecimento Solar
Passivo/Massa Térmica
12,77 10,21 12,25 9,11 27,28 34,49 34,78 29,76 16,36 4,91 16,66 17,98
Ventilacao/Massa/Resfriamento
Evaporativo
10,02 13,42 10,58
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
17
TABELA 2.5 – Normais Climatológicas de Brasília
VAR JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1 26,9 26,7 27,1 26,6 25,7 25,2 25,1 27,3 28,3 27,5 26,6 26,2
2 17,4 17,4 17,5 16,8 15 13,3 12,9 14,6 16 17,4 17,5 17,5
3 21,6 21,8 22 21,4 20,2 19,1 19,1 21,2 22,5 22,1 21,7 21,5
4 76 77 76 75 68 61 56 49 53 66 75 79
5 885,9 885,4 885,6 886,4 887,6 889 889,2 888,2 887,2 885,8 884,8 884,8
Variáveis:
1. Temperaturas médias máximas (ºC)
2. Temperaturas médias mínimas (°C)
3. Temperaturas médias (°C)
4. Umidades relativas médias (%)
5. Pressões barométricas (hPa)
Fonte: UFSC, 2006.
0
5
10
1 5
20
25
3 0
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 2 0 25 3 0 35 4 0 4 5 50
TBS[°C]
T
BU
[
°
C
]
W[g/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPCUFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
5
5. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 1
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 2
12.Massa/ Resf. Evap.
FIGURA 2.5 – Dados Climáticos de Brasília plotados sobre a carta bioclimática adaptada de Givoni
(1992) por meio do software Analysis Bio 2 – Avaliação bioclimática pelas normais climatológicas.
TABELA 2.6 - Percentual de horas para cada estratégia em Brasília
Fonte: UFSC, 2006.
A grande parte das normais concentra-se na zona de conforto térmico. No verão, a
ventilação é a estratégia mais indicada. No inverno deve-se priorizar o uso de massa
térmica para aquecimento associado ao ganho de calor solar.
MESES (%)
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Conforto 72,97 64,72 68,92 71,57 71,96 60,50 58,20 73,23 83,73 94,06 75,02 60,23
Ventilação 7,33 5,67 10,94
Aquecimento Solar Passivo 5,88 9,02
Aquecimento Solar Passivo/Massa
Térmica
27,04 27,96 26,05 28,43 28,04 33,62 32,78 26,78 16,27 5,95 24,99 28,74
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
18
TABELA 2.7 – Normais Climatológicas de Goiânia
VAR JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1 29,2 29,4 30,1 30 29,1 28,7 28,9 31,2 31,9 31 29,7 28,9
2 19,7 19,7 19,5 18,5 16 13,7 13,2 15 18,1 19,5 19,6 19,7
3 23,8 23,8 23,9 23,6 22,1 20,8 20,8 22,9 24,6 24,6 24 23,5
4 75 76 74 71 65 60 53 47 53 65 73 76
5 928,1 928,4 928,7 929,5 931,1 932,5 932,7 931,4 930 928,8 927,8 927,7
Variáveis:
6. Temperaturas médias máximas (ºC)
7. Temperaturas médias mínimas (°C)
8. Temperaturas médias (°C)
9. Umidades relativas médias (%)
10. Pressões barométricas (hPa)
Fonte: UFSC, 2006.
0
5
10
1 5
20
25
3 0
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 2 0 25 3 0 35 4 0 4 5 50
TBS[°C]
T
B
U[
°
C
]
W[g/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPCUFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
5
5. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 1
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 2
12.Massa/ Resf. Evap.
FIGURA 2.6 – Dados Climáticos de Goiânia plotados sobre a carta bioclimática adaptada de Givoni
(1992) por meio do software Analysis Bio 2 – Avaliação bioclimática pelas normais climatológicas.
TABELA 2.8 - Percentual de horas para cada estratégia em Goiânia
Fonte: UFSC, 2006.
Percebe-se, na carta bioclimática de Goiânia, a concentração das normais na zona de
conforto. No verão, a estratégia recomendada é a ventilação com resfriamento
MESES (%)
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Conforto 58,74 53,54 55,79 64,03 81,64 71,33 69,43 67,90 78,99 74,93 60,66 61,64
Ventilação 19,25 22,21 15,27 4,25 14,04 18,87
Aquecimento Solar Passivo 2,00 5,10
Aquecimento Solar Passivo/Massa
Térmica
3,17 3,10 4,72 13,05 15,27 26,67 25,48 18,52 3,97 3,27
Ventilacao/Massa/Resfriamento
Evaporativo
18,85 21,15 24,22 18,68 3,09 13,58 21,02 25,07 21,33 16,23
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
19
evaporativo; enquanto que no inverno, o aquecimento solar passivo com massa térmica
é a mais indicada.
TABELA 2.9 – Normais Climatológicas de Teresina
VAR JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1 32,2 30,1 30,1 31,6 31,8 32,4 33,3 33,5 35,8 36,4 35,4 34,2
2 22,5 22,4 22,4 22,7 22,4 21,2 20,4 20,5 22 22,8 23 23,1
3 26,7 23,6 25,9 26,3 26,1 24 26 25,7 28,4 29 28,7 28
4 75 83 83 84 81 72 65 59 56 58 60 64
5 1001,1 1001,2 1001,5 1001,5 1002,2 1003,3 1003,7 1003,3 1002,4 1001,4 1000,7 1005,8
Variáveis:
11. Temperaturas médias máximas (ºC)
12. Temperaturas médias mínimas (°C)
13. Temperaturas médias (°C)
14. Umidades relativas médias (%)
15. Pressões barométricas (hPa)
Fonte: UFSC, 2006.
0
5
10
1 5
20
25
3 0
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 2 0 25 3 0 35 4 0 4 5 50
TBS[°C]
T
BU[°C]
W[g/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPCUFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
4
4. Massa Térmica p/ Resfr.
5
5. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 0
10.Ventilação/ Massa
1 1
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 2
12.Massa/ Resf. Evap.
FIGURA 2.7 – Dados Climáticos de Teresina plotados sobre a carta bioclimática adaptada de Givoni
(1992) por meio do software Analysis Bio 2 – Avaliação bioclimática pelas normais climatológicas.
TABELA 2.10 - Percentual de horas para cada estratégia em Teresina
Fonte: UFSC, 2006.
MESES (%)
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Conforto 23,94 62,82 63,60 57,55 64,50 47,04 39,28 40,45 42,54
Ventilação 28,36 3,53 100,01 86,36 88,17 3,33
Ventilação/Massa 4,63 2,53
Massa/Resfr. Evaporativo 3,60 9,23 11,54 13,35 6,78 3,34
Resfr. Evaporativo 2,77
Massa térmica p/ resfriamento 0,98 5,17 9,62 14,24
Ventilacao/Massa/Resfriamento
Evaporativo
10,98 29,02 32,81 28,91 23,96 25,43 27,68 30,30 31,29
Ar Condicionado 12,76 13,64 11,83 11,41 21,10 16,30 9,41
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
20
A carta bioclimática de Teresina possui as normais entre a zona de ventilação e a de
massa térmica com resfriamento evaporativo. As estratégias mais adequadas ao verão
são: massa térmica para resfriamento, ventilação, resfriamento evaporativo e o uso de
condicionamento térmico artificial.
TABELA 2.11 – Normais Climatológicas de Belém
VAR JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
1 30,9 30,5 30,4 30,8 31,3 31,7 31,7 32,1 32,1 32,2 32,3 31,9
2 22,1 22,2 22,4 21,8 22,6 22,1 21,7 21,7 21,7 21,6 21,9 22
3 26,6 24,5 25,5 26,7 25,9 25,9 25,8 26 26,1 26,4 26,4 26,1
4 86 91 91 91 88 86 85 84 84 83 83 86
5 1009,5 1009,7 1009,8 1009,8 1010,3 1011,2 1011,6 1011,1 1010,7 1009,9 1009,2 1009,3
Variáveis:
16. Temperaturas médias máximas (ºC)
17. Temperaturas médias mínimas (°C)
18. Temperaturas médias (°C)
19. Umidades relativas médias (%)
20. Pressões barométricas (hPa)
Fonte: UFSC, 2006.
0
5
10
1 5
20
25
3 0
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 2 0 25 3 0 35 4 0 4 5 50
TBS[°C]
T
BU
[
°
C
]
W[g/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPCUFSC - ECV - LabEEE - NPC
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
4
4. Massa Térmica p/ Resfr.
5
5. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 0
10.Ventilação/ Massa
1 1
11.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 2
12.Massa/ Resf. Evap.
FIGURA 2.8 – Dados Climáticos de Belém plotados sobre a carta bioclimática adaptada de Givoni (1992)
por meio do software Analysis Bio 2 – Avaliação bioclimática pelas normais climatológicas.
TABELA 2.12 - Percentual de horas para cada estratégia em Belém
Fonte: UFSC, 2006.
MESES (%)
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Ventilação 84,48 99,69 95,57 53,24 88,07 86,82 88,36 85,29 84,74 83,39 82,87 84,13
Ar Condicionado 15,53 0,31 4,44 46,76 11,94 13,19 11,64 14,71 15,26 16,61 17,13 15,88
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
21
A carta bioclimática de Belém caracteriza-se pela concentração de normais na zona de
ventilação. A umidade relativa é alta (acima de 80%) e as temperaturas nunca são
inferiores a 20°C. Nas edificações construídas nesse clima, deve-se permitir a ventilação
cruzada em tempo integral. O conforto térmico é quase ausente, sendo necessária a
integração entre sistemas natural e artificial de condicionamento térmico durante todo o
ano.
A avaliação bioclimática feita pelas nomais climatológicas, por empregarem valores
médios, tendem a superestimar o conforto e a subestimar as estratégias bioclimáticas. A
estratégia que mais se destaca é a ventilação seguida pela massa térmica com
aquecimento solar passivo para os períodos frios. Em alguns casos, como as cidades de
Curitiba, Teresina e Belém, o condicionamento térmico passivo não é o suficiente para
manter o conforto térmico, mas é capaz de minimizar os gastos energéticos com o
condicionamento.
2.5 A Norma de Desempenho Térmico de Edificações
A norma NBR 15220:2005 de desempenho térmico de edificações é constituída por
cinco partes: I) Definições, símbolos e unidades; II) Métodos de cálculo da
transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de
elementos e componentes de edificações; III) Zoneamento bioclimático brasileiro e
diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social; IV) Medição da
resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida;
e V) Medição da resistência térmica e da condutividade térmica pelo método
fluximétrico.
Na parte 3 dessa norma, que trata do zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes
construtivas para habitações unifamiliares de interesse social, é adotada uma carta
bioclimática adaptada a partir da sugerida por Givoni de 1992 (FIG. 2.9).
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
22
Segundo Roriz (2000), as alterações efetuadas sobre a carta de Givoni consideraram “as
experiências acadêmicas e profissionais dos especialistas das comissões de estudos, bem
como alguns aspectos da cultura construtiva típica de cada região”.
Nessa norma, os dados mensais de temperatura e umidade do ar foram representados
por uma reta sobre a carta para cada mês do ano e para cada localidade. Dessa forma,
por meio da plotagem dos dados das normais climatológicas de cada cidade, podem-se
obter as percentagens de cada estratégia acumuladas ao longo de um ano, permitindo
classificar o clima de uma cidade em uma das oito zonas bioclimáticas definidas. Para
as cidades que não tinham dados climáticos medidos, o clima foi estimado por meio de
interpolação (WESTPHAL, 2005).
Posteriormente, foi estabelecido um zoneamento bioclimático que dividiu o território
brasileiro em oito zonas relativamente homogêneas quanto ao clima (FIG. 2.10). Para
cada região delimitada no zoneamento formulou-se um conjunto de recomendações
A
– Zona de aquecimento artificial (calefação)
B
– Zona de aquecimento solar da edificação
C
– Zona de massa térmica para aquecimento
D – Zona de conforto térmico (baixa umidade)
E
– Zona de conforto térmico
F
– Zona de desumidificação (renovação do ar)
G+H
– Zona de resfriamento evaporativo
H+I
– Zona de massa térmica de refrigeração
I+J
– Zona de ventilação
K – Zona de refrigeração artificial
L
– Zona de umidificação do ar
FIGURA 2.9 – Carta bioclimática adaptada.
Fonte: NBR 15220:2005 (Parte 3), p. 18.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
23
técnico-construtivas que conjugam as estratégias de condicionamento térmico passivo
com os limites aceitáveis de indicadores do desempenho térmico.
FIGURA 2.10 – Zoneamento bioclimático Brasileiro.
Fonte: NBR 15220: 2005 (Parte 3), p. 2.
Foi considerado o tamanho das aberturas para ventilação; a proteção das aberturas; os
fechamentos externos e as estratégias de condicionamento térmico passivo. Estas
diretrizes construtivas visam à otimização do desempenho térmico das habitações
unifamiliares de interesse social (com até três pavimentos) por meio de sua adequação
ao clima.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
24
2.5.1 Diretrizes construtivas para as cidades objeto de estudo
De acordo com o anexo “A” da norma NBR 15220:2005, as cidades objeto de estudo
seguem a seguinte classificação:
• Curitiba Zona bioclimática 1
• Belo Horizonte Zona bioclimática 3
• Brasília Zona bioclimática 4
• Goiânia Zona bioclimática 6
• Teresina Zona bioclimática 7
• Belém Zona bioclimática 8
Segundo essa norma, para essas zonas devem ser atendidas as diretrizes apresentadas a
seguir:
a) Diretrizes construtivas para a ZONA BIOCLIMÁTICA 1 (Curitiba)
Para a Zona Bioclimática 1 são sugeridas as diretrizes apresentadas nas TAB. 2.13 a
2.15.
TABELA 2.13 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 1
Aberturas para ventilação
Médias = 15% < A < 25%
A (em % da área de piso em ambientes de
longa permanência)
Sombreamento das aberturas
Permitir sol durante o período frio
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.14 - Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 1
Vedações externas Transmitância térmica
(W/m².K)
Atraso térmico
(h)
Fator solar
(%)
Parede Leve U ≤ 3,00 φ ≤ 4,3 FSo ≤ 5,0
Cobertura
(telhado, ático
e forro)
Leve isolada
U ≤ 2,00
φ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220:2005
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
25
TABELA 2.15 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 1
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
Inverno
Aquecimento solar da edificação
Vedações internas pesadas (inércia térmica)
NOTA: O condicionamento passivo será insuficiente durante o período
mais frio do ano.
Fonte: NBR 15220:2005
b) Diretrizes construtivas para a ZONA BIOCLIMÁTICA 3 (Belo Horizonte)
Para a Zona Bioclimática 3 são sugeridas as diretrizes apresentadas nas TAB. 2.16 a
2.18.
TABELA 2.16 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 3
Aberturas para ventilação
Médias = 15% < A < 25%
A (em % da área de piso em ambientes de
longa permanência)
Sombreamento das aberturas
Permitir sol durante o inverno
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.17 - Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 3
Vedações externas Transmitância térmica
(W/m².K)
Atraso térmico
(h)
Fator solar
(%)
Parede Leve refletora U ≤ 3,60 φ ≤ 4,3 FSo ≤ 4,0
Cobertura
(telhado, ático
e forro)
Leve isolada
U ≤ 2,00
φ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.18 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 3
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
verão Ventilação cruzada
Inverno
Aquecimento solar da edificação
Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Fonte: NBR 15220:2005
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
26
c) Diretrizes construtivas para a ZONA BIOCLIMÁTICA 4 (Brasília)
Para a Zona Bioclimática 4 são sugeridas as diretrizes apresentadas nas TAB. 2.19 a
2.21.
TABELA 2.19 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 4
Aberturas para ventilação
Médias = 15% < A < 25%
A (em % da área de piso em ambientes de
longa permanência)
Sombreamento das aberturas
Sombrear as aberturas
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.20 - Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 4
Vedações externas Transmitância térmica
(W/m².K)
Atraso térmico
(h)
Fator solar
(%)
Parede Pesada U ≤ 2,20 φ > 6,5 FSo ≤ 3,5
Cobertura
(telhado, ático
e forro)
Leve isolada
U ≤ 2,00
φ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.21 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 4
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
verão Resfr. Evaporativo e massa térmica para resfriamento
Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna
seja superior à externa)
Inverno
Aquecimento solar da edificação
Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Fonte: NBR 15220:2005
d) Diretrizes construtivas para a ZONA BIOCLIMÁTICA 6 (Goiânia)
Para a Zona Bioclimática 6 são sugeridas as diretrizes apresentadas nas TAB. 2.22 a
2.24.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
27
TABELA 2.22 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 6
Aberturas para ventilação
Médias = 15% < A < 25%
A (em % da área de piso em ambientes de
longa permanência)
Sombreamento das aberturas
Sombrear as aberturas
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.23 - Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 6
Vedações externas Transmitância térmica
(W/m².K)
Atraso térmico
(h)
Fator solar
(%)
Parede Pesada U ≤ 2,20 φ > 6,5 FSo ≤ 3,5
Cobertura
(telhado, ático
e forro)
Leve isolada
U ≤ 2,00
φ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.24 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 6
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
verão Resfr. Evaporativo e massa térmica para resfriamento
Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna
seja superior à externa)
Inverno
Vedações internas pesadas (inércia térmica)
Fonte: NBR 15220:2005
e) Diretrizes construtivas para a ZONA BIOCLIMÁTICA 7 (Teresina)
Para a Zona Bioclimática 7 são sugeridas as diretrizes apresentadas nas TAB. 2.25 a
2.27.
TABELA 2.25 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 7
Aberturas para ventilação
Pequenas = 10% < A < 15%
A (em % da área de piso em ambientes de
longa permanência)
Sombreamento das aberturas
Sombrear as aberturas
Fonte: NBR 15220:2005
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
28
TABELA 2.26 - Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 7
Vedações externas Transmitância térmica
(W/m².K)
Atraso térmico
(h)
Fator solar
(%)
Parede Pesada U ≤ 2,20 φ > 6,5 FSo ≤ 3,5
Cobertura
(telhado, ático
e forro)
Pesada
U ≤ 2,00
φ > 6,5
FSo ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.27 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 7
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
verão Resfr. Evaporativo e massa térmica para resfriamento
Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna
seja superior à externa)
Fonte: NBR 15220:2005
f) Diretrizes construtivas para a ZONA BIOCLIMÁTICA 8 (Belém)
Para a Zona Bioclimática 8 são sugeridas as diretrizes apresentadas nas TAB. 2.28 a
2.30.
TABELA 2.28 - Aberturas para ventilação e sombreamento das aberturas para a zona bioclimática 8
Aberturas para ventilação
Grandes = A < 40%
A (em % da área de piso em ambientes de
longa permanência)
Sombreamento das aberturas
Sombrear as aberturas
Fonte: NBR 15220:2005
TABELA 2.29 - Tipos de vedações externas para a zona bioclimática 8
Vedações externas Transmitância térmica
(W/m².K)
Atraso térmico
(h)
Fator solar
(%)
Parede Leve refletora U ≤ 3,60 φ < 4,3 FSo ≤ 4,0
Cobertura
(telhado, ático
e forro)
Leve refletora
U ≤ 2,30
φ ≤ 3,3
FSo ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220:2005
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
29
TABELA 2.30 - Estratégias de condicionamento térmico passivo para a zona bioclimática 8
Estação
Estratégias de condicionamento térmico passivo
verão Ventilação cruzada permanente
NOTA: O condicionamento passivo será insuficiente durante as horas
mais quentes
Fonte: NBR 15220:2005
2.5.2 Considerações sobre a Norma de Desempenho Térmico
A caracterização do comportamento térmico de uma edificação no Brasil não deve ser
feita apenas considerando parâmetros previamente definidos como a resistência térmica
dos elementos de fechamento. É preciso considerar também todas as trocas térmicas
dinâmicas que ocorre nos ambientes (IPT, 1998; AKUTSU, 1998).
As diretrizes de projeto sugeridas na norma NBR 15220:2005 foram introduzidas para
substituir o processo de avaliação detalhado desenvolvido pelo IPT (1998); baseado em
simulações computacionais e medições em protótipos. Porém, como lembra Vittorino
(2005), a norma NBR 15220:2005 “(...) não foi concebida para ser usada como uma
ferramenta de avaliação de desempenho, como pode ser visto no objetivo e no caráter
dos próprios anexos, onde as diretrizes construtivas são informativas e foram
concebidas para assim o serem e não normativas”.
Dessa forma, no processo de avaliação de desempenho térmico dos objetos de estudo, as
recomendações de projeto (de caráter informativo) existentes na norma NBR
15220:2005 serão adotadas apenas como condicionantes climáticos em uma etapa
anterior a simulação computacional, desconsiderando a adoção dessas diretrizes
construtivas como método de avaliação.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
30
2.6 Discussão das recomendações de projeto
A seguir serão discutidas as diretrizes propostas pela Norma de Desempenho Térmico e
outras estratégias que contribuem com o condicionamento térmico natural das
edificações.
2.6.1 Ventilação no verão
De acordo com Izard e Guyot (1980), existem pelo menos três razões para promover a
ventilação dos ambientes: manter as condições de salubridade, contribuir para o
conforto térmico e refrigerar as estruturas internas do edifício por meio do intercâmbio
térmico entre o ar e as paredes.
A ventilação é uma estratégia de resfriamento natural por meio da renovação do ar no
ambiente construído. No verão, a finalidade principal da ventilação é aumentar a
dissipação do calor humano por convecção e evaporação para se atingir a sensação de
conforto. A ventilação pode melhorar a sensação térmica se a temperatura do interior
ultrapassar os 29 °C ou a umidade relativa for superior a 80 % (LAMBERTS et al.,
1997).
A ventilação necessária para conforto no verão depende de outras variáveis do ambiente
(temperatura radiante média, temperatura do ar interno, etc.), uma vez que o conforto
térmico está relacionado à dissipação do calor que o corpo humano está produzindo e o
que eventualmente está recebendo do meio ambiente por convecção e/ou radiação
(FRANSOZO, 2003).
Estratégias de projeto devem ser utilizadas quando a ventilação natural implicar em um
ambiente interno confortável. No planejamento da ventilação de uma edificação,
podem-se destacar os seguintes recursos de projeto: adequar a forma e a orientação da
edificação à brisa dominante para produzir correntes de ar cruzadas; projetar espaços
fluidos; facilitar a ventilação vertical; utilizar elementos para direcionar o fluxo de ar
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
31
para o interior e verificar a influência do posicionamento das aberturas nas fachadas
(SOUZA, 2006).
Dentre as soluções arquitetônicas comumente utilizadas, a ventilação cruzada é
proporcionada por aberturas em paredes opostas (ou diferentes) com diferenciais de
pressão provocados pela ação do vento (FIG. 2.11).
FIGURA 2.11 – Elevação: ventilação da cobertura, ventilação cruzada
e ventilação do piso sob a edificação.
A utilização da ventilação cruzada diurna é recomendável somente quando o conforto
interno pode ser garantido pela temperatura externa, porque a temperatura interna de um
edifício ventilado naturalmente tende a aproximar-se da externa.
As saídas de ar quente devem ser feitas na parte mais alta do ambiente para evitar a
formação de uma camada de ar estagnada. Já as entradas de ar devem ser consideradas
na parte inferior dos ambientes (MONTENEGRO, 1984). Na FIG. 2.12 representa-se
um esquema de circulação de ar de grande flexibilidade, pois o sentido da ventilação
não altera a eficiência da renovação do ar interno.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
32
FIGURA 2.12 – Esquema de circulação de ar.
2.6.2 Proteções solares
A principal causa de desconforto térmico num clima tropical é o ganho de calor
produzido pela absorção da energia solar que atinge o envelope das edificações. Dessa
forma, é essencial contemplar no projeto arquitetônico a proteção da radiação solar.
Segundo Corbella (2003), as principais estratégias para combater o ganho de calor
devido à radiação solar são: posicionar o edifício de maneira a obter a mínima carga
térmica devida à energia solar; proteger as aberturas contra a entrada do sol; dificultar a
chegada do sol às superfícies do envelope do edifício, minimizar a absorção do sol pelas
superfícies externas e determinar a orientação e o tamanho das aberturas.
Por meio da utilização de brise-soleils, paredes de cobogós e vegetação podem-se
proteger as superfícies do edifício da radiação solar direta. O controle das áreas
envidraçadas é indispensável e tem que ser diferente para cada orientação. Para as
condições climáticas de um país tropical do hemisfério sul, a fachada norte deve ser
protegida por para-sóis horizontais, pois nessa fachada haverá trajetórias solares
predominantemente horizontais e elevadas. Caso a fachada não seja perfeitamente norte,
deve-se utilizar uma combinação de elementos horizontais e verticais (grelha).
Em um estudo de simulação de energia solar recebida, realizado para quatro edificações
com a mesma área construída e altura, para um dia típico de verão em Porto Alegre,
foram apresentados valores diferentes em relação à incidência da radiação solar nas
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
33
fachadas (FIG 2.13). Diminuindo a área das fachadas mais castigadas pelo sol (leste e
oeste), reduz-se a energia solar incidente em 20% (CORBELLA, 2003). Se o teto for
protegido (teto ventilado e refletor), brises horizontais forem colocadas na parede norte
e verticais na parede sul e vegetação no leste e oeste pode-se reduzir ainda mais a carga
térmica solar recebida (FIG 2.14).
FIGURA 2.13 – Edifícos com a mesma área coberta e
plantas diferentes. Fonte: Corbella (2003), p. 221.
FIGURA 2.14 – Edifício com menor carga térmica solar.
Fonte: Corbella (2003), p. 221.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
34
2.6.3 Aquecimento solar e massa térmica no inverno
As temperaturas de bulbo seco 14 ºC e 20 ºC delimitam no diagrama bioclimático a
zona de aquecimento solar e massa térmica. Nessa região pode-se utilizar a massa
térmica junto ao aquecimento solar passivo ou o aquecimento solar passivo com
isolamento térmico (LAMBERTS et al., 1997).
A massa térmica com ganho solar pode compensar as baixas temperaturas pelo
armazenamento de energia (FIG 2.15). O calor armazenado nas paredes da edificação
evita a oscilação e os picos durante o dia e é devolvido ao interior dos ambientes nos
horários mais frios, geralmente à noite. Este fenômeno denominado inércia térmica está
associado à capacidade de um componente da envolvente de amortecer e atrasar a onda
de calor.
FIGURA 2.15 – Elevação: Uso da energia solar e
inércia térmica nas paredes internas e no piso.
Comparando a taxa de calor que atravessa uma parede fictícia de peso nulo (q
1
) e outra
real (q
2
), tem-se o esquema apresentado na FIG. 2.16, que exemplifica o fenômeno da
inércia térmica por meio do amortecimento da taxa de calor q
2
. A inércia térmica é
função da massa específica do fechamento, da sua condutividade térmica e do seu calor
específico.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
35
FIGURA 2.16 – Comparação da inércia térmica de uma parede real (q
2
) e de
uma parede fictícia de peso nulo (q
1
).
Fonte: FROTA e SCHIFFER, 2003, p. 49.
Mesmo em um clima tropical, a inércia térmica exerce uma influência reguladora nas
flutuações da temperatura, contribuindo com o conforto ambiental. Embora, nos climas
quentes e úmidos as construções não devam ter uma inércia térmica muito grande, para
não evitar a retirada do calor armazenado pela ventilação noturna. Um exemplo de
fechamento com alto poder de armazenamento de calor são as paredes tromble. As
paredes tromble (ou muro coletor) localizam a massa de acumulação térmica entre o
espaço a ser aquecido e as vidraças com orientação norte.
Considerando o balanço térmico das paredes tromble, a energia absorvida pelo muro
aquece sua superfície externa e depois sua massa. Posteriormente, o calor migra através
da parede por condução, chegando à face interna depois de certo tempo, atuando como
defasador e amortecedor das ondas de calor exteriores (FIG 2.17). As paredes de
acumulação em alvenaria retardam por várias horas a transmissão de calor (BROWN,
2004).
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
36
FIGURA 2.17 – Corte esquemático de uma parede de acúmulo térmico.
Fonte: Adaptado de IZARD e GUYOT, 1980, p. 106.
No aquecimento solar com isolamento térmico evita-se a perda de calor da edificação
para o exterior enquanto se aproveitam os ganhos de calor internos aumentando a
temperatura interior (FIG 2.18).
FIGURA 2.18 – Corte esquemático de uma parede com
isolamento térmico externo.
Fonte: BROWN, 2004, p. 262.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
37
2.6.4 O uso de vegetação
Nos climas quentes, o entorno do edifício tratado com vegetação é capaz de transformar
o microclima, tornando-o confortável termicamente. Segundo Rivero (1986), apesar da
grande quantidade de energia absorvida, a temperatura superficial das folhas das árvores
e gramados não é elevada, mantendo-se sempre abaixo da temperatura dos corpos
inertes vizinhos. Além disso, a energia refletida pelas folhas é pequena, estando
compreendida entre 15% e 30%. Para comprovar essas afirmações, Rivero (1986)
apresentou um corte esquemático de uma rua onde são fornecidas as temperaturas
superficiais de algumas de suas partes (FIG 2.19). Mesmo a grama ao sol tem uma
temperatura menor que a calçada à sombra.
Em regiões quentes, é conveniente ter no entorno gramados nos solos. A massa de ar
próxima do edifício terá temperatura menor e conseqüentemente o ar que ingressa no
ambiente interior terá melhores condições térmicas.
FIGURA 2.19 – Corte esquemático de uma rua.
Fonte: RIVERO, 1986, p. 157.
O uso da vegetação influi também no umedecimento do ar. No meio urbano, o consumo
do calor latente pela evaporação do vapor d’água liberado pela folhagem da vegetação
permite obter uma redução da temperatura ambiente. Porém, o uso de vegetação como
forma direta de resfriamento evaporativo no verão, pode não ser eficiente, devido aos
níveis elevados de umidade do ar nesta época.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
38
2.7 Edifícios eficientes
2.7.1 Introdução
Segundo o LabEEE (Laboratório de Eficiência Energética em Edificações) (apud
CAPELLO, 2006), a expressão eficiência energética “consiste em reduzir o consumo de
energia em construções novas e existentes, por meio da implantação de tecnologias de
iluminação, condicionamento de ar e isolamento térmico, sem acarretar queda nos
níveis de conforto (...)”.
Na década de 70, surgiu o conceito de green building na Europa e nos Estados Unidos.
Esse termo faz referência aos investimentos em tecnologias estimulados por programas
de incentivo governamental para aumentar o desempenho ambiental das construções,
visando otimizar o consumo de água e energia como resposta a crise do petróleo.
No Brasil, a preocupação com o aumento da eficiência energética de edificações e uso
racional da água é mais recente, mas já afeta o setor da construção civil. Com o aumento
do poder aquisitivo da população, o setor residencial passou a demandar mais energia,
impulsionada por novas ligações à rede elétrica e compra de bens de consumo elétricos.
Além disso, o atendimento ao déficit habitacional brasileiro, avaliado em 6.656.526
novas moradias para o ano 2000
6
deverá ser acompanhado do crescimento expressivo da
demanda de energia.
A adoção dos conceitos de melhoria do desempenho energético no projeto de edifícios é
capaz de se reverter em benefícios econômicos. Segundo os dados do Programa
Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL (2006), a energia consumida
nas edificações pode ser economizada em 30 % podendo chegar a 50 %, se as medidas
de racionalização do uso da energia forem adotadas em fase de projeto.
6
Dados do centro de estatística e informações da Fundação João Pinheiro. Disponível em:
<www.fjp.gov.br>. Acesso em: 29 maio. 2006.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
39
A seguir é apresentado um estudo de caso de um dos edifícios no Brasil que incorporam
os conceitos de melhoria do desempenho energético, obtendo resultados satisfatórios.
2.7.2 A Casa Eficiente
A Casa Eficiente é resultado da parceria entre a Eletrosul, Eletrobrás/PROCEL e do
LabEEE da Universidade Federal de Santa Catarina (CASA EFICIENTE, 2006). Trata-
se de uma casa modelo construída em Florianópolis que tem como objetivo divulgar
tecnologias de ponta de eficiência energética e conforto ambiental voltadas para
edificações. A Casa Eficiente também funciona como laboratório de testes da eficácia
de medidas que visam a eficiência energética (FIG. 2.20).
FIGURA 2.20 – Fachada da Casa Eficiente.
Fonte: CAPELLO, 2006, p. 40.
Desde as etapas iniciais de conceituação e concepção do projeto arquitetônico da Casa
Eficiente, as soluções de eficiência energética adotadas visavam também a
sustentabilidade da edificação. Para isso, considerou-se o impacto do projeto sobre as
gerações futuras, considerando no ambiente construído a inter-relação do uso da energia
e da água, materiais, emissão de poluentes e transporte.
Na metodologia de concepção do projeto, foi feita uma caracterização climática da
cidade de Florianópolis, fazendo um estudo das variáveis climáticas (Temperatura de
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
40
bulbo seco, velocidade e direção do vento, nebulosidade, umidade relativa do ar e
irradiação solar) e uma análise da carta bioclimática de Florianópolis, definindo as
estratégias bioclimáticas mais adequadas à cidade. Dentre os princípios bioclimáticos
incorporados no projeto, pode-se destacar:
i) Estudo da insolação
A orientação da edificação privilegiou as fachadas norte-sul para localizar as aberturas,
a fim de aproveitar a radiação solar nos períodos de inverno. As fachadas leste e oeste
ficaram cegas (FIG. 2.21).
ii) Vegetação
A vegetação foi utilizada como proteção solar e para a criação de microclima local,
diminuindo a velocidade do vento sul por meio de sua disposição em barreira.
iii) Inércia e isolamento térmico
O uso de inércia térmica e isolamento tiveram por objetivo a redução dos ganhos
térmicos nos períodos de desconforto por calor e perdas térmicas nos períodos de
desconforto por frio. Para diminuir as amplitudes térmicas internas, foram utilizadas
paredes duplas com 25 mm, em tijolo cerâmico maciço com uma camada de lã de rocha.
FIGURA 2.21 – Perspectivas da Casa Eficiente mostrando a insolação
sobre as fachadas cegas leste e oeste.
Fonte: CAPELLO, 2006, p. 40.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
41
iv) Ventilação noturna e diurna
Para possibilitar uma ventilação cruzada eficiente, os ambientes foram descolados uns
em relação aos outros para permitir pelo menos duas aberturas externas por ambiente
(FIG. 2.22).
FIGURA 2.22 – Croquis da planta indicando o uso de árvores como barreira para o vento sul.
Fonte: CAPELLO, 2006, p. 40.
v) Sistema de aquecimento dos quartos
Os quartos são aquecidos pela circulação forçada de água quente em tubulação de cobre
presa ao rodapé, proporcionando transferência de calor para o ambiente por radiação e
convecção. A água que circula no sistema de aquecimento provém dos efluentes
tratados pelo sistema biológico de zona de raízes.
vi) Sistemas complementares
Na orientação norte da cobertura, foram previstos os sistemas fotovoltaicos e de
aquecimento solar de água.
vii) Uso racional de água
O sistema hidráulico da casa inclui a coleta das águas pluviais das superfícies de
cobertura por meio de calhas integradas ao projeto, com o uso de equipamento de
filtragem e reservatório de armazenamento (cisterna), e reuso dos efluentes após
tratamento biológico por zona de raízes. O tratamento de efluentes por Zona de Raízes
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
42
constitui-se na vazão por gravidade dos efluentes através de um leito filtrante. As
camadas são preenchidas com material de resíduo abundante na região de Florianópolis,
como cascas de ostras.
2.7.3 Certificação para edifícios eficientes
No Brasil ainda não existem parâmetros de certificação de edifícios energeticamente
eficientes. Existem certificados em versões americana - LEED (GBC, 2006) e inglesa -
BREEM. Em Florianópolis, o edifício Primavera Green Office da construtora Bautec
está cadastrado para receber a certificação americana LEED (Leadership in Energy and
Environmental Design). No projeto do edifício, o uso racional da água é assegurado ao
se prever o re-uso de água originada da captação de chuva ou pelo re-uso dos efluentes
da estação de tratamento de esgoto, sendo neste caso destinado a irrigação dos jardins.
Visando a economia de energia elétrica, foi dada prioridade à iluminação e ventilação
naturais (FIG. 2.23). O sistema de ventilação mecânica e de ar-condicionado tem nível
secundário sendo utilizado em horas em que os dispositivos arquitetônicos são
insuficientes para promover conforto térmico.
FIGURA 2.23 – Corte esquemático da condomínio empresarial Primavera Office Green.
Fonte: CAPELLO, 2006, p. 43.
BIOCLIMATOLOGIA APLICADA À ARQUITETURA
43
2.8 Considerações finais
A implantação de medidas que visam a eficiência energética e o bom uso da água nas
edificações começa no projeto. Priorizar o projeto é garantir economia sem grandes
investimentos. Mas para isso, o corpo técnico responsável pela obra deve estar
capacitado para lidar com essa nova filosofia. Na habitação popular, por exemplo,
muitas adaptações climáticas e soluções que buscam a sustentabilidade no projeto,
deixam de ser relevantes na execução da obra devido ao apelo econômico que ocorre
nessa tipologia.
Além disso, é preciso considerar a gestão das ações de eficiência energética e o uso
racional da água. O processo de implantação dessas medidas não termina quando se
entrega a obra. Com a gestão da incorporação das novas tecnologias podem-se reduzir
as despesas da pós-ocupação, evitando uma situação de inadimplência na manutenção
da construção que leve o morador de uma habitação popular a manter o imóvel.
CAPÍTULO III
3 O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
3.1 Introdução
Historicamente, o Light Steel Framing (LSF) possui sua origem nas habitações em
madeira construídas pelos colonizadores em território americano no início do século
XIX. Na construção dessas habitações foram empregados conceitos da revolução
industrial como praticidade, produtividade e velocidade, para atender ao crescimento
rápido da população americana. Segundo a Consul Steel
1
, (apud CRASTO, 2005), esse
método, conhecido por Balloon Framing, era constituído por uma estrutura formada por
peças em madeira serrada, de pequena seção transversal, espaçadas regularmente em
400 ou 600 mm.
Posteriormente, a estrutura de madeira (woodframe) foi sendo substituída lenta e
gradualmente pelos perfis de aço, impulsionado pelo grande desenvolvimento da
indústria desse setor nos Estados Unidos. Na metade do século XX, as siderúrgicas
americanas começaram a desenvolver a tecnologia dos aços galvanizados (JARDIM e
CAMPOS, 2005). Em 1933, na Feira Mundial de Chicago, foi apresentado um protótipo
de uma residência em Light Steel Framing que utilizava os perfis de aço substituindo a
madeira.
A partir do início do século XX, o aço galvanizado passou a ser utilizado como sistema
estrutural nas edificações australianas como uma alternativa frente às dificuldades no
tratamento da madeira contra o ataque de pragas e doenças (TENÓRIO, 2000). Após a
Segunda Guerra, houve uma evolução dos processos de fabricação de perfis formados a
frio devido ao crescimento da economia americana e ao excedente de aço. Devido a
1
CONSUL STEEL. Construcción con acero liviano – Manual de Procedimento. Buenos Aires: Consul
Steel, 2002. 1 CD-ROM. 258 p.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
45
maior resistência e eficiência estrutural do aço e a capacidade de resistir às catástrofes
naturais, o uso do Light Steel Framing passou a ser vantajoso nos Estados Unidos.
Em países onde a construção civil é predominantemente industrializada, o Light Steel
Framing é bastante empregado. Atualmente, o mercado do aço no Japão é altamente
desenvolvido, detendo o maior conhecimento na área de construções em perfis leves. De
acordo com Jardim e Campos (2005), em 2004 registrou-se nos Estados Unidos 500.000
casas que utilizam esse sistema.
No Brasil, o LSF vem ganhando projeção no mercado nacional devido ao esforço da
iniciativa privada. Em várias regiões do país, podem-se encontrar residências, escolas e
hospitais construídos com esse sistema (FIG. 3.1 e 3.2).
FIGURA 3.1 – Protótipo USIframe.
Fonte: USIMINAS, 2005.
FIGURA 3.2 – Residência em São Paulo.
Fonte: CRASTO, 2005. p. 17.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
46
De acordo com Crasto (2005), os principais benefícios e vantagens no uso do sistema
LSF em edificações são os seguintes:
• Os produtos que constituem o sistema são padronizados de tecnologia avançada,
em que os elementos construtivos são produzidos industrialmente, onde a
matéria prima utilizada, os processos de fabricação, suas características técnicas
e acabamento passam por rigorosos controles de qualidade;
• Facilidade de obtenção dos perfis formados a frio, uma vez que são largamente
utilizados pela indústria;
• O aço é um material de comprovada resistência e o alto controle de qualidade,
tanto na produção da matéria-prima quanto de seus produtos, permite maior
precisão dimensional e melhor desempenho da estrutura;
•
Facilidade de montagem, manuseio e transporte devido à leveza dos elementos;
•
Durabilidade e longevidade da estrutura, proporcionada pelo processo de
galvanização das chapas de fabricação dos perfis;
•
Construção a seco, o que minora o uso de recursos naturais e o desperdício;
• Os perfis perfurados previamente e a utilização dos painéis de gesso acartonado
facilitam as instalações elétricas e hidráulicas;
•
Facilidade na execução das ligações;
• Rapidez de construção;
• O aço é um material incombustível e reciclável;
• Grande flexibilidade no projeto arquitetônico.
Dentre as poucas desvantagens do sistema Light Steel Framing, uma das principais está
relacionada à quantidade de pavimentos possíveis. No Brasil, podem-se construir
edifícios com gabarito máximo de seis pavimentos. Outra desvantagem é aquela
relacionada à ausência de revendas especializadas do sistema em algumas regiões do
País.
Neste capítulo, faz-se uma revisão sobre o sistema construtivo Ligth Steel Framing, e
enfocam-se os sistemas de fechamento vertical mais utilizados.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
47
3.2 O sistema Light Steel Framing
O sistema construtivo Light Steel Framing possui concepção racionalizada e
caracteriza-se por perfis de aço galvanizado, formados a frio, constituindo um esqueleto
estrutural capaz de resistir às cargas que solicitam a edificação e por vários
componentes e subsistemas inter-relacionados que possibilitam uma construção
industrializada, com grande rapidez de execução e a seco. Os perfis de aço galvanizado
são utilizados para compor painéis estruturais ou não-estruturais, vigas de piso, vigas
secundárias, tesouras de telhado e demais componentes (FREITAS, 2006).
O LSF, também denominado por sistema auto-portante em aço de construção a seco,
possui sua estrutura composta de paredes, pisos e cobertura; possibilitando a integridade
estrutural da edificação (FIG. 3.3 e 3.4).
FIGURA 3.3 – Esquema de uma residência em Light Steel Framing.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 13.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
48
FIGURA 3.4 – Esquema estrutural do sistema Light Steel Framing
Fonte: USIMINAS, 2005.
3.2.1 Tipos de perfis utilizados
Os perfis mais comuns para uso em Light Steel Framing possuem seções em formato de
“C” ou “U” enrijecido (Ue) para montantes e vigas, “U” como guia da base e no topo de
painéis e “Cartola” como ripas (FIG. 3.5).
FIGURA 3.5 – Perfis típicos para uso em Light Steel Framing - “U simples”,
“U enrijecido” e Cartola.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 24.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
49
As dimensões comercializadas no Brasil da alma (b
w
) dos perfis Ue são 90, 140 e 200
mm. As mesas (b
f
) podem variar de 35 a 40 mm, dependendo do fabricante e do tipo de
perfil (TAB. 3.1).
TABELA 3.1 – Dimensões nominais usuais de perfis de aço
Dimensões
(mm)
Designação
Largura da alma
b
w
(mm)
Largura da mesa
b
f
(mm)
Largura do
enrijecedor de borda
D (mm)
Ue 90x40 Montante 90 40 12
Ue 140x40 Montante 140 40 12
Ue 200x40 Montante 200 40 12
Ue 250x40 Montante 250 40 12
Ue 300x40 Montante 300 40 12
U 90x40 Guia 92 38 -
U 140x40 Guia 142 38 -
U 200x40 Guia 202 38 -
U 250x40 Guia 252 38 -
U 300x40 Guia 302 38 -
L 150x40 Cantoneira de abas desiguais 150 40 -
L 200x40 Cantoneira de abas desiguais 200 40 -
L 250x40 Cantoneira de abas desiguais 250 40 -
C 20x30 Cartola 30 20 12
Fonte: CEF, 2003.
3.2.2 Painéis
Os painéis estruturais ou autoportantes
2
têm a função de absorver e distribuir
uniformemente as cargas, transmitindo-as à fundação. Esses painéis são constituídos por
vários perfis galvanizados, de seções transversais Ue, denominados montantes,
espaçados regularmente entre si de acordo com a modulação definida no cálculo
estrutural, variando entre 400 e 600 mm. Essa modulação visa à otimização dos custos e
mão-de-obra. Os materiais complementares industrializados são enquadrados na
modulação, permitindo o controle de utilização e a minimização de desperdício dos
fechamentos (JARDIM e CAMPOS, 2005).
2
Os painéis também podem ser não-estruturais, funcionando apenas como fechamento externo ou
divisória interna.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
50
Os montantes dos painéis transferem as cargas verticais por contato direto por meio de
suas almas, dentro do conceito de estrutura alinhada ou “in-line framing”. Eles são
unidos em seus extremos inferiores e superiores pelas guias (seção transversal tipo U
simples), constituindo um quadro estrutural (CRASTO, 2005).
Para resistir aos esforços horizontais que solicitam a estrutura, os montantes devem ser
estabilizados por meio do contraventamento em “X” ou por meio de placas estruturais
de fechamento funcionando como diafragma rígido (FIG. 3.6). Os painéis que possuem
aberturas como portas e janelas necessitam de reforços estruturais como vergas para
redistribuir o carregamento dos montantes interrompidos aos montantes que delimitam
lateralmente o vão.
FIGURA 3.6 – Painel com contraventamento em “X”.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 49.
Geralmente os painéis são executados em fábricas, garantindo boa produtividade,
qualidade e melhores condições de trabalho. Mas, pode-se também executar os painéis
no canteiro de obras (JARDIM e CAMPOS, 2005).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
51
3.2.3 Lajes
A estrutura de piso em Light Steel Framing possui a mesma modulação e princípios
estruturais dos painéis. Os perfis galvanizados, denominados vigas de piso, possuem
seções transversais Ue e são dispostos na horizontal, servindo de apoio a superfície do
contrapiso (FIG. 3.7). Dentro do conceito de estrutura alinhada, as almas das vigas de
piso são apoiadas em coincidência com as almas dos montantes, garantido o predomínio
de esforços axiais nos elementos da estrutura (CRASTO, 2005).
FIGURA 3.7 – Vigas de piso e contrapiso em OSB.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 14.
Conforme a natureza do contrapiso, a laje pode ser denominada “seca” ou “úmida”. A
laje é do tipo seca quando é composta por placas rígidas de OSB (Oriented Strand
Board) ou cimentícias aparafusadas a estrutura do piso, servindo como contrapiso (FIG.
3.8). A placa de OSB com 18 mm é a mais utilizada, podendo desempenhar a função de
diafragma horizontal. Em áreas molhadas, o uso da placa cimentícia é mais
recomendado por sua resistência à umidade.
Pode-se empregar lã de vidro entre as vigas e manta de polietileno expandido entre o
contrapiso e a estrutura para reduzir o nível de ruído entre um pavimento e outro. Dentre
as vantagens no uso da laje seca, destaca-se a menor carga por peso próprio e a
construção a seco, sem a necessidade da água na obra.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
52
FIGURA 3.8 – Desenho esquemático de uma laje seca.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 79.
A laje úmida é composta por uma chapa metálica ondulada que serve de fôrma para
uma camada de 4 a 6 cm de concreto simples, formando a superfície do contrapiso
(FIG. 3.9). Entre a fôrma metálica e o concreto, deve-se empregar um material de
isolamento acústico como painéis de lã de vidro compacta protegido por um filme de
polietileno, uma vez que o concreto não está plenamente aderido à fôrma metálica,
podendo produzir ruídos na utilização normal do piso.
FIGURA 3.9 – Desenho esquemático de uma laje úmida.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 77.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
53
Os vãos recomendados para o vigamento de piso em aplicações residenciais são de até
4,0 m, para o uso de perfis Ue com altura da alma de 200 mm, mesa de 40 mm e
espessura de 0,95 mm. Para vãos maiores, pode-se utilizar uma viga principal, que é
feita a partir da combinação de dois ou mais perfis.
3.2.4 Coberturas
O sistema Light Steel Framing possibilita grande variedade de soluções estruturais para
os projetos de cobertura. Em coberturas inclinadas, a estrutura de um telhado em LSF
assemelha-se a de um telhado convencional, podendo ser calculada para suportar telhas
cerâmicas, metálicas, de cimento reforçado por fios sintéticos ou de concreto (FIG.
3.10). A estrutura em LSF também segue o principio da estrutura alinhada: “a alma dos
perfis que compõem tesouras ou caibros deve estar alinhada a alma dos montantes dos
painéis de apoio e suas seções em coincidência de modo que a transmissão das cargas
seja axial”
3
.
FIGURA 3.10 – Estrutura do telhado de uma residência em LSF.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 15.
3
CRASTO, Renata Cristina Moraes de. Arquitetura e tecnologia em sistemas construtivos
industrializados: light steel framing. 2005. 231 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Escola
de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2005. p. 97.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
54
Para os telhados inclinados em Light Steel Framing com telhas cerâmicas é necessário o
uso do OSB (protegido com uma manta de impermeabilização) como substrato de apoio
(FIG. 3.11). Sobre o OSB, são colocados os perfis tipo cartola paralelos aos caibros para
possibilitar o escoamento da água, e sobre estes são fixadas as ripas para o encaixe das
telhas.
FIGURA 3.11 – Estrutura do telhado com placas de OSB como substrato de apoio.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 97.
De acordo com Jardim e Campos (2005), quando o projeto arquitetônico permitir,
devem-se dividir as sobrecargas da cobertura em uma direção e as do piso abaixo em
outra para não concentrar o carregamento em apenas uma das paredes. A solução ideal é
conduzir as cargas da cobertura diretamente até a fundação utilizando os montantes.
3.2.5 Fundação
A fundação no sistema LSF é contínua, uma vez que a estrutura distribui as cargas
uniformemente ao longo dos painéis estruturais, e sua escolha depende da topografia, do
tipo de solo, do nível do lençol freático e da profundidade de solo firme. Embora o
processo de construção seja o convencional, a fundação deve ser bem projetada e
executada para possibilitar maior precisão na montagem da estrutura e demais
componentes do sistema (CRASTO, 2005).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
55
Geralmente, a fundação utilizada no sistema LSF é a laje radier, que consiste em uma
fundação rasa funcionando como uma laje, transmitindo as cargas da estrutura para o
terreno. Basicamente, o radier é composto pela laje contínua de concreto e pelas vigas
no perímetro da laje e sob as paredes estruturais ou colunas.
O tipo de ancoragem de um painel estrutural à laje radier, suas dimensões e
espaçamentos são definidos pelo cálculo estrutural. A mais comum é a ancoragem
química com barra roscada, colocada após a concretagem da fundação (FIG. 3.12). Uma
peça em aço é conectada à barra roscada e à guia e aparafusada ao montante
(geralmente duplo) fixando a estrutura.
FIGURA 3.12 – Detalhe de ancoragem da estrutura à fundação.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 35.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
56
3.3 O fechamento vertical no sistema LSF
3.3.1 Características gerais
O fechamento vertical influencia significativamente na racionalização da produção de
edifícios com estrutura metálica. A introdução de novas tecnologias nessa área, como
novos materiais, componentes e sistemas construtivos propiciam aumento do
desempenho da edificação como um todo, além de criar condições de segurança e
habitabilidade aos usuários. Maior organização e limpeza no canteiro de obras, redução
do prazo de execução, facilidade de introdução de isolamentos e precisão dimensional
são algumas das vantagens da utilização do sistema de fechamento vertical
industrializado (KRUGER, 2000).
No LSF, os fechamentos internos e externos da edificação são formados por seus
componentes, posicionados externamente à estrutura, e pelos perfis galvanizados. Os
componentes de fechamento devem ser constituídos por elementos leves a fim de
constituir um sistema de fechamento de baixo peso próprio, compatível com o conceito
da estrutura. O fechamento vertical empregado deve ser um sistema racionalizado que
propicie uma obra rápida e seca. Os componentes empregados nos fechamentos devem
atender aos critérios de habitabilidade, segurança, desempenho estrutural, resistência e
reação ao fogo, estanqueidade à água, conforto termo-acústico, durabilidade e estética.
No Brasil, são disponibilizadas placas em diversas espessuras para o fechamento de
construções em LSF. Segundo Crasto (2005), os produtos mais utilizados no mercado
nacional são: o OSB, a placa cimentícia e o gesso acartonado em aplicações internas.
Em 2003, a Caixa Econômica Federal
4
lançou um manual com o objetivo de
estabelecer os requisitos e condições mínimas para financiamento de empreendimentos
com o sistema Light Steel Framing. No manual de execução da Caixa Econômica
4
CAIXA ECONÔMICA FEDERAL. Sistema Construtivo utilizando perfis estruturais formados a frio
de aços galvanizados (steel framing): requisitos e condições mínimas para financiamento pela CAIXA.
2003.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
57
Federal (CEF, 2003), são recomendados os seguintes fechamentos para edificações com
até quatro pavimentos:
• Placa de gesso acartonado para paredes internas;
•
Tela expandida de aço zincado com argamassa projetada, para paredes internas e
externas;
• Chapa de OSB com barreira de vapor e tela de poliéster aplicadas sobre ela, e
revestida com argamassa projetada, para paredes internas e externas;
• Placa cimentícia revestida com argamassa projetada ou outros revestimentos
convencionais de cobertura, para paredes internas e externas.
Para as construções objeto de financiamento pela Caixa (CEF, 2003), outras restrições
referem-se aos pisos dos pavimentos e cobertura que devem ser feitos utilizando
concreto aplicado sobre forma-laje incorporada de aço, à cobertura que deve utilizar
telhas cerâmicas, de concreto, metálicas e de cimento reforçado por fios sintéticos e ao
isolamento termo-acústico, que deve ser garantido pela câmara de ar interna das paredes
ou por mantas térmicas; e por meio de grelhas de ventilação na cobertura caso seja
necessário. Segundo o manual da Caixa, a edificação deve atender aos requisitos de
conforto térmico exigidos pelo documento “Critérios mínimos de desempenho para
habitações térreas de interesse social”
5
.
3.3.2 Painéis de OSB
As placas de OSB são constituídas por tiras de madeira de reflorestamento orientadas
em três camadas perpendiculares, unidas com resinas e prensadas sob alta temperatura
(MASISA, 2003). O OSB é utilizado como fechamento da face interna e externa dos
painéis, em forros, pisos e como substrato para cobertura do telhado. O OSB é mais
utilizado como fechamento externo com acabamento impermeável (FIG. 3.13).
5
INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO S.A. Critérios
mínimos de desempenho para habitações térreas de interesse social. São Paulo: Ed. Mandarim Ltda,
1998. 82p. (Relatório Técnico nº 33.800).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
58
FIGURA 3.13 – Fachada com fechamento externo em OSB e placas de OSB impermeabilizadas.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 127 e 128.
As chapas de OSB são comercializadas nas dimensões de 1,22 m x 2,44 m com
espessuras que variam entre 9, 12, 15 e 18 mm. A espessura das chapas é determinada
pelo tipo de acabamento (argamassa ou siding), espaçamento entre montantes e função
estrutural (se trabalha como diafragma rígido) (TAB. 3.2). As placas podem ser
transportadas manualmente e são fixadas por meio de parafusos auto-brocantes e auto-
atarraxantes específicos aos perfis galvanizados, de forma semelhante ao método de
fixação do gesso acartonado no sistema drywall.
TABELA 3.2 – Espessura mínima das placas de OSB de acordo com
espaçamento entre montantes e tipo de revestimento.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 126.
OSB com revestimento leve tipo Siding vinílico
Aplicação Espaçamento máximo entre
montantes
Espessura mínima
400 mm 9 mm Horizontal
600 mm 9 mm
400 mm 12 mm Vertical
600 mm 12 mm
OSB com revestimento tipo argamassa
Aplicação Espaçamento máximo entre
montantes
Espessura mínima
400 mm 12 mm Horizontal
600 mm 12 mm
400 mm 12 mm Vertical
600 mm 15 mm
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
59
Segundo Crasto (2005), devem-se prever juntas de dilatação entre as placas de
fechamento externo e proteção contra a umidade e a água por meio de uma manta ou
membrana de polietileno de alta densidade (Tyvek), que reveste toda a área externa das
placas. Esta manta garante a estanqüeidade das paredes e evita a condensação no
interior dos painéis, permitindo a passagem da umidade da parte interna do fechamento
para o exterior.
Os painéis externos de OSB não devem estar em contato direto com o solo ou fundação.
Deve ser feito um embasamento elevado para evitar o contato das placas com a umidade
(FIG. 3.14).
FIGURA 3.14 – Esquema do embasamento elevado.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 129.
Para o acabamento final podem ser adotados o siding vinílico, de madeira ou cimentício
e a argamassa. O siding é composto de placas paralelas, sendo o vinílico (feito com
PVC) de melhor desempenho e concepção de execução mais industrializada. Esse
revestimento é fornecido no mercado em painéis compostos por réguas duplas com 5,0
m de comprimento e 25,0 cm de largura, com texturas que imitam a madeira e na cor
branca (FIG. 3.15).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
60
FIGURA 3.15 – Acabamento em Siding vinílico.
Fonte: CASTRO, 2006, p. 77.
O método mais indicado para o uso da argamassa revestindo as placas de OSB, consiste
em aplicar a argamassa sobre a tela de galinheiro ou tela plástica resistente à
alcalinidade. Para garantir a aderência da argamassa e evitar patologias, a tela deve estar
disposta em duas camadas e fixada com grampos sobre a superfície do OSB
impermeabilizada com a membrana de polietileno (FIG. 3.16). A argamassa deve ser
aplicada uniformemente, cobrindo toda a tela.
FIGURA 3.16 – Restimento das placas de OSB com argamassa
aplicada sobre tela de galinheiro.
Fonte: CRASTO, 2005, p. 135.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
61
3.3.3 Placas cimentícias
As placas cimentícias são utilizadas principalmente em áreas molhadas ou expostas a
intempéries, mas podem constituir fechamentos externos e internos. Essas placas são
compostas basicamente por uma mistura de cimento Portland, fibras de celulose ou
sintéticas e agregados.
Dentre as características da placa cimentícia, destaca-se a grande resistência à umidade,
o baixo peso próprio e a rapidez de execução. Os acabamentos como pintura ou
revestimentos podem ser aplicados diretamente sobre as placas. No LSF, as chapas
utilizadas são comercializadas nas dimensões que possuem largura fixa de 1,20 m e
comprimentos que variam de 2,00 m, 2,40 m e 3,00 m; com espessuras de 6, 8 e 10 mm.
A espessura das chapas é determinada conforme a aplicação. Na TAB. 3.3 apresenta-se
a relação entre a espessura da placa cimentícia e a aplicação da linha BrasiPlac da
BRASILIT.
TABELA 3.3 - Relação entre espessura da placa cimentícia e aplicação
Dimensões
Espessura
(mm)
Comprimento
(mm)
Largura
(mm)
Peso
Placa (kg)
Aplicações Ideais
2,00 1,20 16,3
2,40 1,20 19,6
4
3,00 1,20 24,5
Para solução de pequenos
arremates internos
2,00 1,20 24,4
2,40 1,20 29,4
6
3,00 1,20 36,7
Divisórias leves, forros,
dutos de ar condicionado
2,00 1,20 32,6
2,40 1,20 39,2
8
3,00 1,20 49,0
Paredes internas e externas
2,00 1,20 40,8
2,40 1,20 49,0
10
3,00 1,20 61,2
Ideal no fechamento
externo em sistemas LSF
2,00 1,20 48,9
2,40 1,20 58,8
12
3,00 1,20 73,5
Fechamentos que
necessitem de maior
espessura por questões
físicas específicas
Fonte: BRASILIT, 2006.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
62
Ainda não existem normas brasileiras específicas que controlem a qualidade de
fabricação das placas cimentícias. As patologias de maior ocorrência nas placas
cimentícias são as trincas no corpo da chapa e em juntas e revestimentos.
Assim, deve-se levar em consideração a variação dimensional das placas devido à
temperatura e umidade do ambiente e a natureza dos acabamentos na especificação do
tipo de junta. Além disso, deve-se utilizar argamassa colante e flexível no assentamento
de peças cerâmicas em locais úmidos.
3.3.4 Chapas de gesso acartonado
As chapas de gesso acartonado são aplicadas no sistema LSF como fechamento vertical
da face interna dos painéis estruturais e não-estruturais externos da edificação, e
também como fechamento interno.
De acordo com Silva e Silva (200-), as vantagens da utilização de painéis de gesso
acartonado em relação ao fechamento em alvenaria tradicional são:
• Menor massa, proporcionando um menor peso próprio dos fechamentos;
• Fácil acesso às instalações hidráulicas e elétricas;
•
A qualidade superficial permite a aplicação direta do acabamento;
•
Redução do volume de perda de material (se a utilização for planejada);
• Rapidez de execução do fechamento.
As chapas de gesso acartonado são fabricadas industrialmente por meio de um processo
de laminação contínua de uma mistura de gesso, água e aditivos entre duas lâminas de
cartão. A configuração das chapas combina a resistência à compressão do gesso com a
resistência à tração do cartão. As chapas de gesso possuem espessuras de 9,5; 12,5 e 15
mm, largura de 1.200 mm e comprimentos que variam de 1.800 a 3.600 mm (IPT,
2002).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
63
No mercado nacional são disponibilizados três tipos de chapas:
•
Placa Standard (ST) para aplicação em áreas secas;
• Placa Resistente à Umidade (RU), conhecida como placa verde, para paredes
destinadas a ambientes sujeitos à ação da umidade;
•
Placa Resistente ao Fogo (RF), conhecida como placa rosa, para aplicação em
áreas secas que necessitem de um maior desempenho em relação ao fogo (ex.:
saídas de emergência, escadas enclausuradas, shafts).
Os painéis de gesso acartonado devem ser montados após a elaboração do projeto
arquitetônico e complementar, pois como se trata de um sistema industrializado, não
permite improvisação durante a obra.
3.3.5 Sistema Drywall
Quando as divisórias internas não são estruturais, pode-se empregar o sistema Drywall.
O sistema Drywall
6
é constituído por perfis U e U enrijecido (Ue) de aço galvanizado de
dimensões menores que os empregados no sistema LSF, uma vez que suportam apenas
o peso dos fechamentos e revestimentos, e de peças fixadas em sua estrutura. Assim
como nos painéis do sistema LSF, o espaçamento entre os montantes pode ser de 400 ou
600 mm. Segundo a Abragesso (2004), as chapas de gesso acartonado são fechamentos
leves por não possuírem função estrutural e sua densidade pode variar conforme a
espessura de 6,5 Kg/m² a 14 Kg/m².
De acordo com Jardim e Campos (2005), sobre as placas de gesso internas podem ser
aplicados revestimentos usuais como cerâmica, pintura e textura; nas externas, materiais
de acabamento usuais como pastilhas, pedras, reboco e pintura.
6
O termo Drywall é utilizado nos Estados Unidos considerando todos os componentes de fechamento
utilizados na construção a seco.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
64
3.3.5.1 Paredes
O nível de desempenho das paredes em Drywall pode variar conforme o número de
chapas, a dimensão e posicionamento da estrutura e a incorporação de elementos
isolantes no seu interior (KNAUF DRYWALL, 2005). Os materiais isolantes são
instalados entre as chapas e são constituídos de lã de vidro ou lã de rocha. Sua aplicação
tem o objetivo de aumentar o isolamento termo-acústico. As espessuras de lã de vidro
usualmente encontradas no mercado são apresentadas na TAB 3.4, sendo a de 50 mm
mais comum.
TABELA 3.4 – Espessura dos materiais isolantes
Feltros Paineis
Referência
Compr.
x Larg.
(m x m)
Espessura
(mm)
Compr.
x Larg.
(m x m)
Espessura
(mm)
Condutividade
térmica
(W/m°C)
Resistência
térmica
(m² °C/W)
WF-50 12,5 x 1,2
50 1,35 x 0,6
50 0,042 1,19
WF-75 12,5 x 1,2
75 1,35 x 0,6
75 0,042 1,78
WF-100 12,5 x 1,2
100 1,35 x 0,6
100 0,042 2,38
Fonte: ISOVER, 2006.
O Manual de projetos de sistemas Drywall (2006) faz algumas recomendações de
utilização por ambiente do sistema Drywall em paredes. Dentre elas, algumas que
podem ser aplicadas em residências em LSF:
a) Paredes internas a uma mesma unidade: utilização de paredes com pelo menos
uma camada de chapa de gesso de 12,5 mm de espessura em cada face (FIG.
3.17);
FIGURA 3.17 – Paredes simples.
Fonte: DRYWALL, 2006.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
65
b) Paredes entre unidades independentes e áreas de circulação: utilização de
paredes com pelo menos duas camadas de chapas de gesso em cada face, com
estrutura simples ou dupla; independentes ou solidarizadas (FIG. 3.18);
FIGURA 3.18 – Paredes com duas camadas de gesso.
Fonte: DRYWALL, 2006.
c) Paredes incorporando tubulações internas a uma mesma unidade: utilização de
paredes com pelo menos uma camada de chapa de gesso em cada face. A dupla
estrutura deve possuir travamento executado com pedaços de chapa de gesso
com altura de 30 cm, espaçados de 1,00 a 1,50 m (FIG. 3.19);
FIGURA 3.19 – Paredes incorporando tubulações internas.
Fonte: DRYWALL, 2006.
d) Paredes de altas performances acústicas: utilização de paredes com pelo menos
duas camadas de chapas de gesso em cada face, com lã mineral para aumentar o
isolamento acústico. As duas estruturas devem ser independentes, pois assim, a
estrutura de enrijecimento alternada evita transmissão acústica pelos montantes
(FIG. 3.20).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
66
FIGURA 3.20 – Parede de alta performance acústica.
Fonte: DRYWALL, 2006.
3.3.5.2 Forros
Nos forros em Drywall, as chapas de gesso são estruturadas com perfis ou peças
metálicas. O nível de desempenho varia conforme os condicionantes das paredes em
Drywall. Os forros podem ser de quatro tipos:
e) Estruturado: formado pela justaposição de chapas de gesso com 1.200 mm. Este
forro é fixo e proporciona uma superfície monolítica;
f) Perfurado: é o forro estruturado com chapas de gesso perfuradas para auxiliar na
absorção acústica;
g) Aramado: formado pela justaposição de chapas de gesso com 600 mm. Fazem
parte da estruturação as nervuras das chapas de gesso e proporciona uma
superfície monolítica;
h) Removível: formado pela sobreposição de chapas de gesso em perfis tipo T. As
chapas podem ser removidas para acessar as instalações.
A metragem máxima para a execução do forro é apresentada na TAB. 3.5.
TABELA 3.5 – Metragem máxima dos forros em Drywall.
Fonte: DRYWALL, 2006.
Tipo de forro Metragem linear
máxima
Metragem quadrada máxima
Forro Estruturado 15 m 225 m²
Forro Aramado 15 m 50 m²
Forro Removível Não há necessidade
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
67
3.3.6 Alvenaria
Quando utilizada nas construções em LSF, a alvenaria é um fechamento independente
da estrutura, funcionando como um invólucro vinculado a ela por meio de conectores
metálicos. As cargas verticais da parede de alvenaria são transferidas diretamente para
as fundações.
É necessária a utilização do OSB no assentamento dos tijolos para propiciar uma base
para a impermeabilização e funcionar como diafragma rígido (FIG. 3.21). Deve-se
planejar a racionalização na execução da parede de alvenaria, uma vez que se trata de
um sistema artesanal, diferente do conceito do LSF.
FIGURA 3.21 – Fechamento de alvenaria de painéis LSF.
Fonte: CRASTO, 2006, p. 139.
3.3.7 Isolamento térmico
De acordo com Rivero (1986), “o objetivo de um isolamento é controlar ao máximo as
condições térmicas de um meio habitado diante dos agentes térmicos hostis do meio
imediato”. Nas construções em LSF o isolamento térmico baseia-se no conceito de
isolação multicamada, que consiste em combinar placas leves de fechamento, deixando
um espaço a ser preenchido com material isolante (lã mineral).
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
68
Em um fechamento industrializado constituído por várias camadas, a resistência total do
fechamento é igual à soma das resistências de cada uma de suas camadas. O isolamento
térmico será maior, quanto mais materiais em forma de camada for agregada a espessura
do fechamento. Assim, o poder de amortecimento da onda de calor também se
intensifica, aumentando a capacidade térmica do conjunto. A eficiência do fechamento
dependerá das propriedades termo-fisícas dos componentes.
Nos países de clima temperado, para o isolamento térmico da edificação, é considerada
a capacidade dos perfis estruturais de produzir pontes térmicas em determinadas
condições de temperatura. Nesses países são pesquisados painéis de grande capacidade
de isolamento térmico, como painéis de EIFS (Exterior Insulation and Finish System)
que contém EPS (poliestireno expandido) em uma de suas camadas (FIG. 3.22).
Porém, no clima quente e úmido, o efeito das pontes térmicas não tem grande efeito,
pois a diferença entre a temperatura interna e externa nas edificações não é tão
significativa quanto no clima temperado, sendo pequena a perda de calor pelos perfis no
sistema LSF
7
.
FIGURA 3.22 –. Desenho esquemático de fechamento externo com EIFS: 1- substrato; 2- placa de EPS;
3-revestimento de base; 4- malha de reforço; 5- regulador de fundo; 6- revestimento final.
Fonte: PAINEL EIFS, 2006.
7
Em construções onde a estrutura metálica aparece como elemento aparente, os perfis atuam como
elemento facilitador das trocas térmicas, sendo considerável a perda de calor pela estrutura.
O SISTEMA LIGHT STEEL FRAMING
69
Em Minas Gerais, na cidade de Belo Horizonte, o sistema EIFS foi utilizado como
revestimento externo de uma residência em LSF com área construída de 283,5 m²,
considerando como um de seus condicionantes o aspecto final de revestimento
tradicional em argamassa. No projeto da arquiteta Karina Venâncio Bonitese e do
professor Francisco Carlos Rodrigues, o revestimento foi composto basicamente por
OSB, Tyvek, isopor e argamassa elastomérica, formando um conjunto resistente a
impactos, capaz de absorver qualquer tipo de movimentação da estrutura (FIG. 3.23).
(BONITESE, 2006).
FIGURA 3.23 –. Revestimento externo em EIFS.
Fonte: BONITESE, 2006, p. 10.
CAPÍTULO IV
4 AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
4.1 Considerações iniciais
Pode-se definir o conforto térmico de um determinado ambiente como a sensação de
bem-estar experimentada por uma pessoa, resultante da combinação satisfatória da
temperatura radiante média, umidade relativa, temperatura do ambiente e velocidade
relativa do ar, vestimenta e atividade desenvolvida pelos usuários (ASHRAE, 1997; ISO
7730:1994; RUAS, 1999).
A avaliação do desempenho térmico de edificações consiste em verificar se as
condições dos ambientes internos atendem as exigências de conforto térmico de seus
usuários. Vittorino (2005) afirma que “o desempenho térmico de uma edificação é
função direta do grau de conforto térmico de seus ocupantes, podendo ser considerado,
também, o consumo de energia necessário para climatizar a edificação”.
A avaliação compreende ambientes ventilados naturalmente e ambientes condicionados
por meio de equipamentos de condicionamento de ar. Para avaliar as edificações
condicionadas, é necessário verificar a demanda de cargas térmicas para o
condicionamento de ar do ambiente. Neste caso, o desempenho térmico da edificação
será melhor, quanto menor forem essas cargas térmicas. No caso de edificações sem
condicionamento térmico artificial, a avaliação consiste em verificar se as respostas
térmicas dos ambientes internos atendem às exigências humanas de conforto térmico.
Nesta modalidade de avaliação, o desempenho térmico estará em função das condições
de conforto térmico avaliando-se as temperaturas internas e umidade do ar. Esta
verificação deve ser feita considerando a resposta global da edificação e não somente o
comportamento térmico dos elementos de fechamento isoladamente (AKUTSU, 1998;
IPT, 1998).
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
71
Nos países frios, é recomendável a hipótese de regime permanente para a determinação
das trocas térmicas que ocorrem através da envoltória da edificação. Considerando esta
hipótese, a avaliação do desempenho térmico de edificações é feita adotando como
indicadores a resistência térmica ou a condutância dos elementos componentes da
edificação. Dessa forma, os critérios de avaliação indicam valores limites para esses
indicadores, que são definidos em função do tipo do uso da edificação (perfil de
ocupação) e das características do clima local (AKUTSU, 1998).
Estes indicadores se aplicam às avaliações em condições de inverno, pois o objetivo está
limitado no cálculo das perdas de energia utilizada no aquecimento dos ambientes. Nas
condições de verão, as exigências relativas ao conforto do ambiente são contornadas por
meio do controle dos ganhos de energia solar e das trocas de massa de ar do ambiente
(SOUZA, 2005).
A hipótese de regime permanente é bastante inadequada para as condições climáticas do
Brasil, uma vez que a busca do conforto no verão ocorre por meio de sistemas de
condicionamento térmico artificial e as variações de temperatura são significativamente
maiores do que as variações dos países de clima frio. Neste caso, é necessário avaliar
outras trocas térmicas que ocorram nos ambientes, tais como as possibilidades de perda
de energia do ambiente pela ventilação, pela condução e convecção de calor por alguns
elementos da edificação por meio de uma abordagem dinâmica. A partir desses
parâmetros, deve-se equacionar o equilíbrio entre as perdas e ganhos de energia que
ocorrem simultaneamente e que variam significativamente ao longo de um dia. Assim, a
capacidade térmica da edificação não pode ser desprezada e deve ser associada
juntamente com a resistência térmica dos elementos construtivos para a avaliação do
comportamento térmico da edificação (AKUTSU, 1998).
A resposta térmica de uma edificação frente às condições típicas de exposição ao clima
e de ocupação pode ser avaliada por meio de medição in loco das variáveis
representativas do desempenho ou por meio de simulação computacional (numérica).
Na avaliação térmica feita por medições in loco, busca-se corrigir alguns problemas na
construção e retro alimentar o processo de projeto de edificações cuja resposta térmica
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
72
atende às exigências de conforto. Por outro lado, a abordagem numérica pode eliminar a
necessidade de futuras intervenções arquitetônicas e/ou uso de equipamentos de
condicionamento de ar, uma vez que esta avaliação pode ser feita na fase de projeto.
Durante o ano todo, o uso de sistemas de climatização na maior parte das habitações
brasileiras é baixo ou até inexistente, devendo a edificação fornecer condições
satisfatórias de conforto térmico em condições naturais. Devem-se considerar as
interações entre o ambiente natural externo e o ambiente construído para evitar, por
exemplo, um gasto maior de energia para seu aquecimento ou resfriamento (SOUZA,
2005; VITTORINO, 2005).
Neste capítulo faz-se uma revisão do processo de simulação do desempenho térmico de
edificações, enfocando aquelas condicionadas naturalmente. São apresentados os
parâmetros de simulação dos modelos.
4.1.1 Simulação térmica de edificações não condicionadas
Uma edificação energeticamente eficiente é aquela que pode proporcionar conforto aos
seus ocupantes sem nenhum ou com menor consumo de energia. Com a crise de energia
na década de 70 e o impacto ambiental causado por novas usinas, fez-se necessário
repensar numa arquitetura mais eficiente energeticamente.
Por meio da simulação numérica, pode-se prever o desempenho energético de um
projeto arquitetônico e conhecer o comportamento dos elementos construtivos
propostos. Além disso, conhecendo-se o clima local, a proposta arquitetônica pode
otimizar os sistemas naturais e artificiais de iluminação e de condicionamento.
Os softwares de simulação energética de edificações utilizam modelos matemáticos
complexos que simulam no interior dos ambientes o efeito do armazenamento térmico e
das trocas de calor (convecção e radiação). Esses programas foram desenvolvidos
devido ao grande número de variáveis envolvidas na simulação energética de um
ambiente construído (PINTO, 2000). O ESP-r é um exemplo de programa de simulação
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
73
térmica. Esse programa permite avaliar a carga térmica máxima de resfriamento ou
aquecimento, onde e quando ela ocorre, o efeito do isolamento na carga térmica, o
instante ótimo para que a instalação de climatização entre em operação e também a
avaliação do consumo de energia. Os modelos de cálculo do ESP-r utilizam os métodos
dos elementos finitos e das diferenças finitas para a simulação do comportamento
térmico dos ambientes e sistemas de condicionamento (CLARKE, 1985). Um outro
software de simulação energética de edificações é o EnergyPlus (CRAWLEY et al,
2000), que é o programa computacional utilizado neste trabalho.
Para a determinação do comportamento térmico de uma edificação, os softwares de
simulação devem considerar nos cálculos o caráter dinâmico dos fenômenos de trocas
de energia e massa entre o ambiente construído e o ambiente natural externo. Segundo o
IPT (1998), esses programas devem possuir as seguintes características: cálculo dos
fluxos de energia térmica por condução em regime transitório; cálculo das temperaturas
internas e externas dos fechamentos por meio de equações de balanço de energia que
considerem simultaneamente as trocas de calor por radiação entre os fechamentos e por
convecção com o ar; e cálculo da temperatura do ar interior do ambiente, em conjunto
com o cálculo das temperaturas superficiais dos fechamentos, considerando as trocas de
massa de ar do ambiente.
Os principais elementos que compõem os softwares de simulação do comportamento
térmico de edificações são apresentados no fluxograma mostrado na FIG. 4.1.
As condições de exposição da edificação ao clima são determinantes para a avaliação
das interações térmicas entre o ambiente externo e interno através da envoltória
(fachadas e cobertura) da edificação. Segundo Fransozo (2003), o ideal seria fazer a
caracterização climática a partir de dados meteorológicos do local considerado,
considerando assim as características do microclima local.
As informações climáticas são caracterizadas pelos valores horários de temperatura e
umidade relativa do ar, radiação solar global e pela velocidade média do vento
predominante; nos dias típicos de projeto para o período de verão e de inverno. Esses
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
74
dias são caracterizados em função de suas freqüências de ocorrência, que representam
níveis de exigência na avaliação. Tem-se adotado a freqüência de ocorrência de 10%
tanto para o dia típico de verão como para o dia típico de inverno (AKUTSU, 1998;
IPT, 1998).
FIGURA 4.1 – Fluxograma dos principais elementos para a simulação térmica
de uma edificação ventilada naturalmente
Fonte: adaptado de AKUTSU, 1998.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
75
A caracterização da edificação está associada à identificação dos ambientes típicos e o
levantamento das condições de ocupação para cada ambiente, à posição geográfica, à
orientação solar e às dimensões da edificação.
As condições de ocupação determinam as principais fontes internas de calor e são
caracterizadas pelo período de ocupação, número de ocupantes, atividades típicas dos
ocupantes, taxas de liberação de energia térmica e de vapor d’água de equipamentos e
processos no interior do recinto, taxas de ventilação do ambiente e uso de dispositivos
de sombreamento de aberturas e fechamentos externos (IPT, 1998).
A orientação e a época do ano estão associadas à quantidade de radiação solar que
incide em cada superfície externa da edificação. As informações relativas à forma
arquitetônica influenciam no conforto térmico da edificação e no consumo de energia.
Além disso, a forma interfere diretamente sobre os fluxos de ar no interior e no exterior
e, também, na quantidade de luz recebida pela edificação (SOUZA, 2005).
Os materiais de fechamento são caracterizados por suas propriedades termo-físicas.
Conhecendo-se a condutividade térmica, o calor específico e a massa específica dos
materiais componentes, pode-se determinar a resistência térmica, que é importante na
avaliação do mecanismo de condução através da envoltória da edificação e paredes
internas. A absortância, refletância e transmitância são propriedades importantes na
avaliação do mecanismo de radiação, principalmente através de áreas envidraçadas, e
também para a radiação solar incidente (SOUZA, 2005). Estes dados são necessários
para a determinação da resposta térmica da edificação e, em geral, são apresentados em
manuais e publicações de instituições de pesquisa. Além dessas propriedades, também é
importante considerar a forma, as dimensões e a orientação dos componentes dos
materiais empregados.
4.1.2 Critérios de avaliação para edificações não condicionadas
O critério de avaliação para edificações não condicionadas desenvolvido pelo IPT
(1998) classifica o desempenho térmico da edificação em função do seu comportamento
nos dias típicos de verão e inverno, respectivamente, segundo níveis “A”, “B”, ou “C”;
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
76
adotando-se como parâmetro de avaliação, a temperatura do ar interior. Esses critérios
estão representados nos fluxogramas da FIG. 4.2 e são definidos para edificações térreas
de interesse social.
FIGURA 4.2 – Classificação do desempenho térmico da edificação.
Fonte: adaptado de AKUTSU, 1998.
No verão, uma habitação será classificada como nível A quando seu ambiente interno
apresentar temperatura inferior a 29 °C durante todo o dia; nível B, se o valor máximo
diário da temperatura do ar interior não ultrapassar o valor máximo diário da
temperatura do ar exterior, adotada como temperatura máxima de referência; e será
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
77
classificada como nível C, quando o valor máximo diário da temperatura do ar interior
for superior ao valor máximo diário da temperatura do ar exterior.
Já no inverno, uma habitação será considerada nível A quando a temperatura do ar
interior for maior ou igual a 17 °C durante todo o dia; nível B quando o valor mínimo
diário da temperatura do ar interior for maior ou igual a 12 °C; e será classificada como
nível C quando o valor mínimo diário de temperatura do ar interior for menor do que 12
°C. Não sendo aceitas edificações com desempenho classificado dentro do nível C,
tanto para o inverno quando para o verão (IPT, 1998).
4.2 O programa EnergyPlus
Atualmente, o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) disponibiliza
informações sobre 318 programas de simulação para avaliação da eficiência energética,
da energia renovável e da sustentabilidade nos edifícios. No Building Energy Tools
Directory (U. S. DOE, 2006) disponibilizam-se várias ferramentas e programas de
simulação do desempenho energético de edifícios. Embora sejam muitos programas e
informações disponibilizados, a aplicação prática dessas ferramentas tem sido pouco
expressiva devido ao tempo necessário para treinamento do usuário.
O EnergyPlus (versão 1.2.3) foi desenvolvido pelo Departamento de Energia dos
Estados Unidos (CRAWLEY et al, 2000). Utilizando um arquivo climático da região de
interesse e considerando dados como caracterização geométrica da edificação,
componentes construtivos, cargas elétricas instaladas, sistemas de condicionamento de
ar e padrões de uso, o programa EnergyPlus estima o consumo de energia considerando
as trocas térmicas da edificação com o exterior.
O EnergyPlus possibilita grande flexibilidade nas simulações e maior precisão na
simulação de ambientes condicionados naturalmente. A modelagem matemática
empregada no EnergyPlus utiliza o menor número de hipóteses simplificadoras entre
todos os softwares disponíveis, implicando na melhor representação física das trocas
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
78
térmicas no interior dos ambientes em modelos de simulação detalhada. Este software
também permite a solicitação de diversos relatórios, incluindo a temperatura interna de
cada zona térmica (LBNL, 2006; PEREIRA, 2004).
O programa EnergyPlus, dentre outras, apresenta as seguintes vantagens no trabalho de
módulos: simulação de edifícios de formas complexas e de vários pavimentos;
diversidade e quantidade de dados de entrada que torna o programa mais preciso;
extenso banco de dados de materiais construtivos e suas características e variedade de
dados de saída, o que permite análises diversificadas e bem fundamentadas (BUORO et
al., 2006; LARA e ALUCCI, 2006)
Muitas das características de simulação do EnergyPlus foram herdadas dos programas
BLAST e DOE-2. Esses programas ainda são ferramentas válidas na simulação de
ambientes, sendo escritos em FORTRAN (U.S. DOE, 2006).
O EnergyPlus é um executável e não tem uma interface gráfica definida para o usuário e
as entradas e saídas são em texto simples, podendo ser tabulados em outras plataformas.
Porém, na instalação do EnergyPlus existe um componente opcional da instalação: o
EP-Launch, que evita a linha de comando do DOS para executar o EnergyPlus,
simplificando a entrada de dados. As interfaces específicas são desenvolvidas por
empresas de acordo com a área de interesse, como é o caso do programa DesignBuilder
(FIG. 4.3), que facilita o desenho da edificação e faz o tratamento de dados de forma
gráfica (DESIGNBUILDER, 2006).
FIGURA 4.3 – Interface do DesignBuilder. Fonte: DESIGNBUILDER, 2006
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
79
4.3 Metodologia adotada
A avaliação do desempenho térmico de uma edificação, ventilada naturalmente, consiste
em verificar se as condições de temperatura do ar interior podem proporcionar sensação
de conforto térmico aos usuários. Esta análise é feita considerando a resposta global da
edificação em relação às interações térmicas existentes entre o ambiente natural externo
e o ambiente construído e não somente o comportamento térmico de elementos de
fechamento isoladamente.
Como no Brasil as condições climáticas predominantes são as de verão, a avaliação
térmica das edficações é realizada considerando-se as condições para um dia típico de
verão.
Como dito anteriormente, as etapas relevantes do processo de avaliação do desempenho
térmico de uma edificação, por meio de simulação numérica, abrangem principalmente
a caracterização das exigências humanas de conforto térmico, a caracterização das
condições típicas de exposição ao clima, a caracterização da edificação e seu perfil de
ocupação e também a caracterização do sistema de fechamento vertical, horizontal e
cobertura.
Para a determinação do comportamento térmico dos modelos utiliza-se o programa
computacional de simulação numérica EnergyPlus, seguindo as seguintes etapas:
a) Caracterização das exigências humanas;
b) Caracterização das condições climáticas
c) Caracterização dos modelos em LSF;
d) Caracterização e configuração dos fechamentos;
e) Simulação numérica das interações térmicas entre o ambiente externo e interno;
f) Obtenção do perfil da temperatura do ar interno;
g) Avaliação das condições de conforto térmico interno.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
80
4.3.1 Caracterização das exigências humanas
A caracterização das exigências humanas de conforto térmico é uma das etapas do
processo de avaliação do desempenho térmico; que também abrange a caracterização
das condições climáticas, da edificação e sua ocupação e a determinação do
comportamento térmico da edificação.
Não existe uma temperatura exata para definir o conforto térmico. Um indivíduo que
sente conforto numa determinada condição climática pode não sentir desconforto
imediato quando a temperatura do ar sofrer uma variação. As exigências humanas são
caracterizadas por valores, ou intervalos de valores inter-relacionados da temperatura,
umidade relativa, velocidade do ar e temperatura radiante média do ambiente. Esses
valores são fixados em função das características do ocupante, dadas pela sua taxa
metabólica, atividade e pelo índice de resistência térmica de sua vestimenta, e devem
representar condições satisfatórias de conforto térmico (FANGER, 1972).
A norma NBR 6401:1980 apresenta valores recomendáveis de temperatura do ar e
máximas de bulbo seco e úmido, para as condições de verão e inverno, conforme o local
e finalidade para ambientes condicionados. A norma ISO 7730:1994 estabelece que há
conforto térmico quando pelo menos 80% dos ocupantes de um recinto expressem
satisfação em relação ao ambiente térmico. Essas normas permitem a definição dos
intervalos de valores para os parâmetros de conforto que vão caracterizar as exigências
humanas de conforto térmico.
4.3.2 Caracterização das condições climáticas
Os dados climáticos para o dia típico de verão das cidades analisadas foram obtidos no
diretório do EnergyPlus (U. S. DOE, 2006). As cidades contempladas na caracterização
climática são: Curitiba, Belo Horizonte, Brasília, Goiânia, Teresina e Belém. A escolha
dessas cidades para a simulação dos modelos teve como condicionantes a
disponibilidade de dados no diretório do EnergyPlus de forma a contemplar o maior
número possível de zonas bioclimáticas definidas na norma NBR 15220:2005.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
81
No Anexo I, é apresentada a caracterização climática dos dias típicos considerando os
dados solicitados pelo programa, juntamente com as trajetórias solares para cada caso.
A visualização gráfica das trajetórias solares facilita o entendimento do comportamento
térmico dos ambientes apresentados nos resultados. Por meio do programa Analysis
SOL-AR (UFSC, 2006), pode-se obter a carta solar conforme as latitudes especificadas.
Nas cartas solares podem-se extrair as informações relativas ao horário de insolação
sobre as superfícies verticais
1
(FIG. 4.4). As fachadas foram consideradas livres de
obstáculos externos.
FIGURA 4.4 – Carta solar para latitude 19.85 S.
Fonte: UFSC, 2006.
4.3.3 Caracterização dos modelos em LSF
4.3.3.1 Modelo 1
O projeto arquitetônico do modelo 1 é baseado em um protótipo residencial em Light
Steel Framing construído em Indaiatuba, cidade do interior do Estado de São Paulo. O
modelo 1 foi simulado considerando as cidades: Curitiba, Belo Horizonte, Brasília,
Goiânia, Teresina e Belém. A seguir é apresentado o protótipo.
1
Para melhor visualização do movimento relativo entre o Sol e a Terra, foram extraídas imagens do
programa SUNPATH_ desenvolvido na Universidade Federal de São Carlos – ANEXO 1.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
82
a) Protótipo residencial em LSF
Por meio da iniciativa de uma empresa de consultoria imobiliária e construtora local, foi
construído um protótipo de uma residência unifamiliar com o sistema Light Steel
Framing em Indaiatuba - SP. O projeto foi orientado pelas especificações do manual da
Caixa Econômica Federal (CEF, 2003). O protótipo, com área de 37,30 m², possui em
seu programa: sala, cozinha, dois quartos e um banheiro (FIG. 4.5).
FIGURA 4.5 – Planta baixa do protótipo.
Fonte: CASTRO, 2006, p. 78.
Os painéis dos fechamentos foram montados in loco, assim como as tesouras do
telhado. Na cobertura de telha cerâmica, foi empregada uma manta de polietileno de alta
densidade sobre as tesouras para evitar a infiltração de água de chuva. Internamente
foram utilizadas placas de gesso acartonado padrão standard nas áreas secas e placas de
gesso resistentes à umidade nas áreas molháveis (FIG. 4.6).
FIGURA 4.6 – Aplicação de gesso resistente à umidade no banheiro.
Fonte: CASTRO, 2006, p. 79.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
83
Como fechamento externo, foi utilizado placas de OSB com manta de
impermeabilização e acabamento em siding vinílico (FIG. 4.7).
FIGURA 4.7 – Aplicação de chapa de OSB.
Fonte: CASTRO, 2006, p. 79 e 80.
O protótipo foi executado em 45 dias, empregando três operários. O objetivo da
construção desta residência era demonstrar a viabilidade do emprego da tecnologia do
Light Steel Framing.
b) Modificações e complementações do protótipo
CRASTO (2005) apresenta alguns condicionantes para a elaboração de projetos de
arquitetura em LSF. Em fase de estudo preliminar, pode ser empregada uma malha de
1200 x 1200 mm, uma vez que nesse momento não se sabe se a modulação estrutural
será de 400 ou 600 mm.
No projeto do modelo simulado, foi considerado uma malha geométrica modular de 600
x 600 mm, uma vez que se trata de um projeto de uma residência térrea unifamiliar de
interesse social; ou seja, a estrutura não recebe grandes solicitações implicando em uma
distância maior entre os montantes.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
84
As modificações e complementações foram realizadas para adequar a edificação ao
sistema construtivo. A planta modificada apresenta o mesmo programa de necessidades
do protótipo. A diferença básica no Modelo 1 é a adequação da planta e da elevação do
protótipo a uma malha de 600 x 600 mm (FIG. 4.8, 4.9 e 4.10)
FIGURA 4.8 – Planta baixa do Modelo 1 (malha de 600 x 600 mm).
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
85
FIGURA 4.9 – Elevação do Modelo 1 (malha de 600 x 600 mm).
FIGURA 4.10 – Perspectiva do Modelo 1 (gerada após a simulação).
4.3.3.2 Modelo 2
O Modelo 2 é uma residência unifamiliar de dois pavimentos em LSF projetada pelo
arquiteto Guilherme Torres da Cunha Jardim, que faz parte da gerência e
desenvolvimento da aplicação do aço na empresa USIMINAS.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
86
O Modelo 2 foi simulado somente para a cidade de Belo Horizonte, por ser o local de
implantação do projeto. As plantas e a volumetria da edificação são apresentadas nas
FIG. 4.11; 4.12 e 4.13.
FIGURA 4.11 - Planta baixa do Modelo 2 (1° pvto.)
FIGURA 4.12 - Planta baixa do Modelo 2 (2° pvto.)
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
87
FIGURA 4.13 – Perspectiva do Modelo 2 (gerada após a simulação).
4.3.4 Caracterização e configuração dos fechamentos
4.3.4.1 Propriedades termo-físicas dos materiais
As características dos materiais utilizados na composição dos fechamentos são
apresentadas nas TAB. 4.1 a 4.3. A maior parte dos dados foi retirada da norma de NBR
15220:2005. Dados específicos de entrada no EnergyPlus foram retirados do programa
E2-AC, que é uma interface simplificada do EnergyPlus desenvolvido pelo LabEEE
(UFSC, 2006).
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
88
TABELA 4.1 – Elementos de construção das superfícies
Material Rugosidade Espessura
(m)
Condutividade
térmica
(W/m.K)
Massa
específica
(kg/m³)
Calor
específico
(J/kg.K)
Coeficiente
de
absorção
térmica
Placa de
OSB
Medium
Rough
0,012;
0,015;
0,018
0,12 550 2300 0,9
Placa
cimentícia
Medium
Rough
0,01 0,95 2200 840 0,9
Gesso
acartonado
Smooth 0,0125;
0,015
0,35 1000 840 0,9
Lã de vidro Rough 0,015;
0,025; 0,05;
0,075
0,045 100 700 0,9
Tijolo
maciço
Rough 0,09 0,9 1600 920 0,9
Siding PVC Smooth 0,002 0,16 1379 1004 0,9
Argamassa
comum
Rough 0,01 1,15 2100 1000 0,9
Concreto
normal
Rough 0,1;
0,04
1,75 2400 1000 0,9
Piso
cerâmico
Medium
Rough
0,01 0,9 1600 920 0,9
Compensado Smooth 0,005 0,15 550 2300 0,9
Telha
cerâmica
Rough 0,01 1,05 2000 920 0,9
Chapa
metálica
Smooth 0,0035 55 7800 460 0,9
Fonte: NBR 15220-2:2005; CLARKE, 1985; UFSC, 2006.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
89
TABELA 4.2 – Resistência das câmaras de ar não ventiladas,
com largura muito maior que a espessura
Resistência térmica R
ar
(m².K/W)
Direção do fluxo de calor
Natureza da
superfície da
câmara de ar
Espessura “e”
da câmara de ar
(cm)
Horizontal Ascendente Descendente
1,0 < e < 2,0 0,14 0,13 0,15
2,0 < e < 5,0 0,16 0,14 0,18
Superfície de
alta
emissividade
(ε > 0,8)
e > 5,0 0,17 0,14 0,21
1,0 < e < 2,0 0,29 0,23 0,29
2,0 < e < 5,0 0,37 0,25 0,43
Superfície de
baixa
emissividade
(ε < 0,2)
e > 5,0 0,34 0,27 0,61
Fonte dos dados: NBR 15220-2:2005. p. 11.
TABELA 4.3 - Características dos vidros utilizados em portas e janelas
Nome Vidro comum 3 mm Vidro comum 6 mm
Propriedades óticas Média espectral Média espectral
Espessura 0,003 0,006
Transmitância (incidência solar
normal)
0,837 0,775
Refletância (incidência solar
normal) superfície frontal
0,075 0,071
Refletância (incidência solar
normal) superfície oposta
0,075 0,071
Transmitância na faixa do
visível (incidência normal)
0,898 0,881
Refletância na faixa do visível
(incidência solar normal)
superfície frontal
0,081 0,08
Refletância na faixa do visível
(incidência solar normal)
superfície oposta
0,081 0,08
Transmitância na faixa do
infravermelho (incidência
0 0
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
90
normal)
Emissividade hemisférica na
faixa do infravermelho
(superfície frontal)
0,84 0,84
Emissividade hemisférica na
faixa do infravermelho
(superfície oposta)
0,84 0,84
Condutividade térmica 0,9 0,9
Fator de correção (limpeza da
superfície) e transmitânica na
faixa do visível
1 1
Difusão solar Yes Yes
Fonte: UFSC, 2006.
4.3.4.2 Composição dos fechamentos
Os fechamentos foram classificados em: fechamento interno pesado (FIP), fechamento
interno leve (FIL), fechamento externo leve (FEL), fechamento externo tradicional
(FET), fechamento externo pesado (FEP), laje úmida pesada (LUP), laje seca isolada
(LSI) e laje seca leve (LSL). A classificação dos fechamentos se deu por meio do
cálculo da inércia térmica pelo programa ARQUITROP desenvolvido pela Universidade
Federal de São Carlos (UFSC, 2006).
Na definição da composição dos fechamentos leves, procurou-se valores de atraso
térmico próximos daquele referente a uma parede de tijolos de 6 furos quadrados,
assentados na menor dimensão, com 2,5 cm de argamassa nas duas faces (φ = 3.3 h). Na
composição das coberturas o atraso térmico é maior que o recomendado pela norma
NBR 15220:2005, uma vez que a laje foi contemplada nos cálculos de inércia térmica.
Mesmo assim, as lajes foram classificadas em úmida pesada, seca leve e seca isolada.
Nas TAB. 4.4 a 4.10 são apresentados os tipos de fechamentos analisados. Nesses
fechamentos, a parede possui estrutura metálica simples (Perfil Ue de 90 mm) e
distância entre eixos dos montantes de 600 mm. As cotas apresentadas nas composições
dos fechamentos estão em milímetros.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
91
TABELA 4.4 – Fechamentos internos pesados
Denominação Esquema físico
Esquema FIP 1
Retardamento: 6.67 h
Amortecimento: 83 %
Esquema FIP 2
Retardamento: 6.87 h
Amortecimento: 83 %
Esquema FIP 3
Retardamento: 6.81 h
Amortecimento: 83 %
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
92
TABELA 4.5 – Fechamentos internos leves
Denominação Esquema físico
Esquema FIL 1
Retardamento: 4.04 h
Amortecimento: 65 %
Esquema FIL 2
Retardamento: 3.98 h
Amortecimento: 65 %
Esquema FIL 3
Retardamento: 3.23 h
Amortecimento: 57 %
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
93
TABELA 4.6 – Fechamentos externos leves e tradicional
Denominação Esquema físico
Esquema FEL 1
Retardamento: 3.20 h
Amortecimento: 57 %
Esquema FEL 2
Retardamento: 3.18 h
Amortecimento: 56 %
Esquema FET
Retardamento: 5.00 h
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
94
TABELA 4.7 – Fechamentos externos pesados
Denominação Esquema físico
Esquema FEP 1
Retardamento: 6.73 h
Amortecimento: 83 %
Esquema FEP 2
Retardamento: 6.97 h
Amortecimento: 84 %
Esquema FEP 3
Retardamento: 6.68 h
Amortecimento: 83 %
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
95
TABELA 4.8 – Fechamentos externos pesados (continuação)
Denominação Esquema físico
Esquema FEP 4
Retardamento: 6.62 h
Amortecimento: 82 %
Esquema FEP 5
Retardamento: 7.02 h
Amortecimento: 84 %
Esquema FEP 6
Retardamento: 7.21 h
Amortecimento: 85 %
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
96
TABELA 4.9 – Laje úmida pesada
Denominação Esquema físico
Esquema LUP
Retardamento: 10.68 h
Amortecimento: 94 %
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
97
TABELA 4.10 – Laje seca isolada
Denominação Esquema físico
Esquema LSI
Retardamento: 8.04 h
Amortecimento: 88 %
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
98
TABELA 4.11 – Laje seca leve
Denominação Esquema físico
Esquema LSL
Retardamento: 4.28 h
Amortecimento: 67%
4.3.5 Parâmetros gerais de simulação
As informações necessárias para executar o programa EnergyPlus (versão 1.2.3)
correspondem às características do modelo simulado, e são indicadas a seguir:
4.3.5.1 Parâmetros da simulação
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
99
1 – Edificação
i - Ângulo que o eixo “Y” do edifício faz com a direção do norte verdadeiro: -
90°.
ii – Tipo do terreno (para determinar a forma que o adensamento influi na
ventilação do edifício). Adotado: suburbs – ambiente arborizado.
iii - Precisão da convergência de cargas térmicas (representa o número em que os
valores das cargas devem concordar antes que a convergência seja alcançada).
Adotado: erro de 0,01 W.
iv - Precisão da convergência de temperatura: erro de 0,1 ºC.
v - Radiação solar e reflectância das superfícies externas que entram no edifício:
FullInteriorAndExteriorWithReflections.
2 - Intervalo de tempo por hora da simulação (Time Step in Hour): 4 – default do
programa.
3 - Algoritmo de convecção interna (correlaciona o coeficiente de transferência térmica
com a variação de temperatura para várias orientações): Detailed – detalhado.
4 - Algoritmo de convecção externa (considera a rugosidade do edifício): Detailed –
detalhado.
5 - Algoritmo de solução (seleciona qual o algoritmo de transferência de calor que será
utilizado na envoltória do edifício): CTF – considera apenas o calor sensível.
6 - Período de tempo em que os cálculos de sombreamento são feitos: default do
programa 20’.
7 – Modelo de fluxo de ar: defini-se a utilização ou não do COMIS - considera modos
complexos de ventilação. Adotado: Simple - calcula o fluxo de ar a partir do fluxo
calculado em projeto.
8– Período simulado: a simulação foi feita para os dias típicos de verão.
4.3.5.2 Descrição das zonas térmicas
Uma zona térmica não corresponde necessariamente a um ambiente da edificação. Ela é
caracterizada por um volume de ar da edificação com temperatura uniforme. Para a
simulação dos modelos, cada ambiente foi considerado como uma zona térmica,
conforme o uso e ocupação distintos, a fim de se obter resultados mais detalhados.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
100
4.3.5.3 Rotinas de ocupação dos modelos
Por meio do item Schedule do programa EnergyPlus, define-se a rotina de ocupação ao
longo do dia de projeto. A rotina de ocupação de pessoas é apresentada na TAB. 4.12.
Os ocupantes foram considerados utilizando roupas com resistência de 1,0 CLO e
realizando atividades sedentárias, liberando uma taxa de calor de 131 W por pessoa (71
sensível e 60 latente), sendo adotada a parcela radiante de 60% (defaut do programa).
TABELA 4.12 - Horário de ocupação de pessoas no dia de projeto
Período Porcentagem de ocupação
de pessoas(%)
De 24 – 08 h
100
De 08 – 12 h
50
De 12 – 13 h
100
De 13 – 18 h
50
De 18 – 24 h
100
Para a iluminação, a rotina de ocupação é o acendimento das lâmpadas às 18:00 h (100
%) e o desligamento total às 22:00 h. Para iluminação tipo fluorescente para uso
residencial, a potência dissipada é de 10 W/m², sendo a parcela radiante de 40% e a
visível de 20%.
Nos ganhos internos de calor, também foram considerados equipamentos como
chuveiro elétrico e um fogão comum. Os dados são apresentados na TAB. 4.13.
TABELA 4.13 - Consumo de eletrodomésticos
Eletrodoméstico Potência (W)
Média de utilização / dia (min)
Período
Chuveiro elétrico
350 60 De 18 – 19 h
Fogão comum 60 60 De 12 – 13 h
Fonte: PROCEL, 2006; FRANSOZO, 2003
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
101
Na ventilação natural da edificação, o fluxo de ar de cada ambiente é calculado pelo
EnergyPlus por meio da seguinte equação:
(
)
(
)
(
)
(
)
[
]
2
ventoventoexternoarzonaprojeto
VDVCTTBAFVVentilação ++−+=
(4.1)
onde V
projeto
é a quantidade máxima de ventilação esperada em condições do projeto; F é
uma fração (0 a 1) que varia o volume de ar do V
projeto
;
T
zona
é a temperatura da zona
térmica que está sendo simulada; T
ar externo
é a temperatura do ambiente externo e V
vento
é
a velocidade do vento.
As aberturas foram consideradas totalmente abertas de 8 as 22 h. Os coeficientes A, B,
C e D (Eq. (4.1)) foram definidos conforme os exemplos contidos no banco de dados do
programa, resultando em A = 0,606; B = 0,0202; C = 0,000598 e D = 0,0.
Para uma mesma região definida no zoneamento bioclimático brasileiro da norma NBR
15220:2005, existem diversas condições reais de ventilação. Além disso, sabe-se que
não é possível obter o mesmo número de renovações de ar em todos os ambientes de
uma edificação. Mas, como na entrada de dados no programa EnergyPlus a taxa de
renovação de ar é um item que deve ser considerado na simulação, foi estipulado quatro
renovações de ar por hora por ambiente nos dois modelos (COSTA, 2005). Esse valor é
considerado o mesmo para todos os cômodos da edificação, o que na verdade, não é
real.
Para todas as simulações foram consideradas duas árvores nas fachadas leste e oeste nos
dias típicos de verão; como medida de proteção solar.
A interferência do número de renovações de ar nos ambientes e da rotina de ocupação
estabelecida, no comportamento térmico da edificação, é apresentada nos resultados
mostrados nas FIG. 4.14, 4.15 e 4.16, considerando o Modelo 1 e os dados climáticos da
cidade de Belo Horizonte.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
102
22
26
30
34
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
3 renovações 4 renovações Amb. externo
FIGURA 4.14 – Influência do número de renovações do ar por hora na
temperatura interna da edificação.
22
26
30
34
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Ocupação estabelecida Sem pessoas de 8 as 12 h e de 13 as 18 h Amb. externo
FIGURA 4.15 – Influência do perfil de ocupação nos ganhos internos de calor.
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
103
22
26
30
34
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Com lâmpadas Sem lâmpadas de 18 as 22 h Amb. externo
FIGURA 4.16 – Influência do uso de iluminação interna nos ganhos internos de calor.
Observa-se pelos resultados mostrados nas FIG. 4.15 e 4.16, que a rotina de ocupação
influencia no valor da temperatura do ar interno. Como o Modelo 1 contempla zonas
(cômodos) pequenas, desse modo a carga térmica interna (perfil de ocupação) tem
grande influência na resposta do ambiente às interações térmicas com ambiente externo.
Sendo assim, uma combinação de estratégias bioclimáticas (por exemplo, ventilação
cruzada com fechamento interno pesado) pode proporcionar uma melhora no
desempenho térmico da edificação.
CAPÍTULO V
5 RESULTADOS
5.1 Modelo 1
Nos resultados apresentam-se de forma gráfica os comportamentos da temperatura do
ambiente externo (Amb. Externo) e das temperaturas dos ambientes internos das zonas
térmicas (Cozinha, Sala, Banheiro, Quarto 1, Quarto 2), para as condições de verão e
inverno considerando-se as cidades: Belém, Belo Horizonte, Curitiba, Goiânia, Brasília
e Teresina. Os fechamentos analisados são definidos por siglas, conforme as tabelas de
composição de fechamentos (TAB. 4.4 a 4.11).
5.1.1 Resultados da avaliação na cidade de BELÉM
Nas FIG. 5.1, 5.2 e 5.3 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FEL 2, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL.
22
26
30
34
38
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. Externo
FIGURA 5.1 – Evolução temporal da temperatura com vegetação e solo do entorno coberto com grama
(reflexão 0,2) para o dia típico de verão em Belém.
RESULTADOS
105
22
26
30
34
38
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. Externo
FIGURA 5.2 - Evolução temporal da temperatura sem vegetação e solo do entorno em
concreto (reflexão 0,4) para o dia típico de verão em Belém.
22
26
30
34
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Com vegetação Sem vegetação Amb. Externo
FIGURA 5.3 - Comparação entre os resultados obtidos considerando a SALA para
o dia típico de verão em Belém.
Considerando-se os resultados apresentados nas FIG. 5.1 e 5.2, pode-se observar o
amortecimento da onda de calor externa pelos fechamentos. Mesmo considerando os
fechamentos com amortecimentos indicados na norma NBR 15220:2005, as
RESULTADOS
106
temperaturas internas atingem valores maiores que 29° C. Entretanto, já era previsto que
o condicionamento passivo seria insuficiente durante as horas mais quentes do dia.
Na FIG. 5.3 observa-se pelos resultados apresentados que o uso de vegetação e grama
no entorno da edificação atenua um pouco as temperaturas internas nas horas mais
quentes do dia típico de verão. Esse resultado é esperado uma vez que a grama no
entorno da edificação diminui a parcela refletida da radiação solar pelo solo. Mas, não
foram considerados fatores como o aumento da umidade relativa ou diminuição da
temperatura do ar com o uso de vegetação, o que aumentaria a diferença das
temperaturas.
Nos gráficos, os resultados apresentam a forma das rotinas de ocupação previamente
estabelecidas. Como exemplo, o chuveiro elétrico é ligado de 18 às 19h, gerando um
pico na temperatura interna.
5.1.2 Resultados da avaliação na cidade de BELO HORIZONTE
Para a cidade de Belo Horizonte foram montadas quatro configurações de fechamentos
(A, B, C e D) de acordo com a norma NBR 15220:2005 para posteriormente fazer o
cruzamento de resultados. São apresentados resultados de cada esquema para o dia
típico de verão em Belo Horizonte.
Na FIG. 5.4 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEL 2, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “A”).
RESULTADOS
107
22
26
30
34
38
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. Externo
FIGURA 5.4 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte (ESQUEMA “A”).
Na FIG. 5.5 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEL 1, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “B”).
22
26
30
34
38
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.5 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte (ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
108
Na FIG. 5.6 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “C”).
22
26
30
34
38
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.6 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte (ESQUEMA “C”).
Na FIG. 5.7 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FIL 2, fechamento interno FIP 2 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “D”).
22
26
30
34
38
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.7 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte (ESQUEMA “D”).
RESULTADOS
109
Na FIG. 5.8 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A,
B, C e D considerando a Sala para o dia típico de verão em Belo Horizonte.
22
26
30
34
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Esquema A Esquema B Esquema C Esquema D Amb. externo
FIGURA 5.8 – Comparação dos esquemas A, B, C e D considerando a sala para o
dia típico de verão em Belo Horizonte.
Para o dia típico de verão, o comportamento dos fechamentos analisados foi bastante
semelhante (FIG. 5.8).
Para o clima da cidade de Belo Horizonte, o comportamento da temperatura interna nos
dois quartos é parecido. Diferentemente de Belém, que possui latitude próxima à linha
do equador e a fachada sul recebe incidência solar direta durante todo o dia no verão,
acarretando em diferenciais de temperatura interna entre os quartos 1 e 2 (com
temperatura mais elevada no verão).
5.1.3 Resultados da avaliação na cidade de CURITIBA
Para Curitiba foi analisado o comportamento dos fechamentos com inércia térmica
indicada pela norma NBR 15220:2005, variando-se entre a cobertura com laje seca leve
e seca isolada.
RESULTADOS
110
Na FIG. 5.9 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “A”).
19
23
27
31
35
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.9 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Curitiba (ESQUEMA “A”).
Na FIG. 5.10 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSI (ESQUEMA “B”).
19
23
27
31
35
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.10 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Curitiba (ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
111
Na FIG. 5.11 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A
e B considerando a Sala para o dia típico de verão em Curitiba.
19
23
27
31
35
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatua (°C)
Esquema A Esquema B Amb. externo
FIGURA 5.11 – Comparação entre a cobertura com laje seca leve (Esquema “A”) e isolada (Esquema
“B”) considerando a sala para o dia típico de verão em Curitiba.
Na FIG. 5.11 mostra-se que o uso da cobertura com laje seca isolada chega a apresentar
uma diferença de quase 1°C se comparada à cobertura com laje seca leve. Mesmo
assim, as duas coberturas proporcionam temperaturas internas abaixo de 29°C para o dia
típico de verão em Curitiba, indicando um desempenho térmico adequado da
configuração proposta.
5.1.4 Resultados da avaliação na cidade de GOIÂNIA
Para Goiânia foi analisado o comportamento dos fechamentos com inércia térmica
indicada pela norma NBR 15220:2005 e dos fechamentos tradicionalmente utilizados
em edificações em LSF.
Na FIG. 5.12 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEP 3, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “A”).
RESULTADOS
112
20
24
28
32
36
40
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.12 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Goiânia (ESQUEMA “A”).
Na FIG. 5.13 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FET, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “B”).
20
24
28
32
36
40
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.13 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Goiânia (ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
113
Na FIG. 5.14 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A
e B considerando a Sala para o dia típico de verão em Goiânia.
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Esquema A Esquema B Amb. externo
FIGURA 5.14 – Comparação entre os fechamentos pesados (Esquema “A”) e o tradicional (Esquema
“B”) considerando a sala para o dia típico de verão em Goiânia.
Na FIG 5.14 vê-se que a diferença no comportamento dos fechamentos analisados é
pequena para o clima da cidade de Goiânia. O uso dos dois fechamentos proporciona
conforto térmico no verão por quase todo o dia com temperaturas internas abaixo de
29°C nas horas mais quentes, indicando mais uma vez um desempenho adequado da
configuração proposta para essas condições climáticas.
5.1.5 Resultados da avaliação na cidade de BRASÍLIA
Para Brasília foi analisado o comportamento dos fechamentos com inércia térmica
indicada pela norma NBR 15220:2005, variando-se o acabamento entre siding vinílico e
argamassa.
Na FIG. 5.15 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEP 5, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “A”).
RESULTADOS
114
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.15 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Brasília (ESQUEMA “A”).
Na FIG. 5.16 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEP 6, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “B”).
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.16 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Brasília (ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
115
Na FIG. 5.17 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A
e B considerando a Sala para o dia típico de verão em Brasília.
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Esquema A Esquema B Amb. externo
FIGURA 5.17 – Comparação entre os fechamentos com acabamento em siding (Esquema “A”) e
argamassa (Esquema “B”) considerando a sala para o dia típico de verão de Brasília.
Tanto o fechamento com acabamento em siding vinílico ou argamassa apresentou o
mesmo comportamento para o verão, uma vez que são camadas finas implicando em
pouca influência no desempenho global da edificação.
5.1.6 Resultados da avaliação na cidade de TERESINA
Para Teresina foi analisado o comportamento dos fechamentos com inércia térmica
indicada pela norma NBR 15220:2005, variando-se entre a cobertura com laje úmida
pesada e seca leve.
Na FIG. 5.18 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEP 5, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LUP (ESQUEMA “A”).
RESULTADOS
116
24
28
32
36
40
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.18 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Teresina (ESQUEMA “A”).
Na FIG. 5.19 apresenta-se o resultado obtido para a configuração com fechamento
externo FEP 5, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL (ESQUEMA “B”).
24
28
32
36
40
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Tempeatura ( °C)
Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
FIGURA 5.19 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão
em Teresina (ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
117
Na FIG. 5.20 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A
e B considerando a Sala para o dia típico de verão em Teresina.
24
28
32
36
40
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Esquema A Esquema B Amb. externo
FIGURA 5.20 – Comparação entre cobertura com laje úmida pesada (Esquema “A”) e seca leve
(Esquema “B”) considerando a sala para o dia típico de verão em Teresina.
Considerando os resultados mostrados na FIG. 5.20, pode-se dizer que o uso da
cobertura com laje úmida pesada implica em temperaturas internas mais elevadas no
verão. Os resultados foram obtidos considerando o ático ventilado para as duas
configurações de laje.
5.2 Modelo 2
Nos resultados do Modelo 2 apresentam-se de forma gráfica os comportamentos da
temperatura do ambiente externo (Amb. Externo) e das temperaturas dos ambientes
internos das seguintes zonas térmicas: Quarto empregada, Área de serviço, Cozinha,
Sala, Escritório, Quarto 2, Quarto 1, Copa e Suíte; para as condições de verão e inverno
1
considerando a cidade de Belo Horizonte.
1
Para este caso, foram considerados dados horários de temperatura e umidade para o dia típico de inverno
em Belo Horizonte – Fonte dos dados: PINTO, 2000.
RESULTADOS
118
Neste caso, foi analisado o comportamento dos fechamentos com inércia térmica
indicada pela Norma de Desempenho Térmico e dos fechamentos tradicionalmente
utilizados nas edificações em LSF. Nas FIG. 5.21 e 5.22 apresentam-se os resultados
obtidos para a configuração com fechamento externo FET, fechamento interno FIL 3 e
cobertura com laje LSL (ESQUEMA “A”).
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto empregada Área de serviço Cozinha Sala Escritório Amb. externo
FIGURA 5.21 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “A”).
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
FIGURA 5.22 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “A”).
RESULTADOS
119
Nas FIG. 5.23 e 5.24 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto empregada Área de serviço Cozinha Sala Escritório Amb. externo
FIGURA 5.23 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “B”).
20
24
28
32
36
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
FIGURA 5.24 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de verão em
Belo Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
120
Na FIG. 5.25 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A
e B considerando o QUARTO 1 (2° pvto.) e ESCRITÓRIO (1° pvto.) para o dia típico
de verão em Belo Horizonte.
22
26
30
34
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Escritório Fecha. Trad. Quarto 1 Fecha. Trad Escritório Fecha. Pesado
Quarto 1 Fecha. Pesado Amb. externo
FIGURA 5.25 – Comparação entre fechamento tradicional (Esquema “A”) e pesado (Esquema “B”)
considerando o QUARTO 1 (2° pvto.) e ESCRITÓRIO (1° pvto.) para o dia típico de verão em Belo
Horizonte.
Nas FIG. 5.26 e 5.27 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FET, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
RESULTADOS
121
4
8
12
16
20
24
28
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto empregada Área de serviço Cozinha Sala Escritório Amb. externo
FIGURA 5.26 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em
Belo Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “A”).
4
8
12
16
20
24
28
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
FIGURA 5.27 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em
Belo Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “A”).
Nas FIG. 5.28 e 5.29 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
RESULTADOS
122
4
8
12
16
20
24
28
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Quarto empregada Área de serviço Cozinha Sala Escritório Amb. externo
FIGURA 5.28 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em
Belo Horizonte - 1° pvto (ESQUEMA “B”).
4
8
12
16
20
24
28
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Tmeperatura (°C)
Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
FIGURA 5.29 – Evolução temporal da temperatura para o dia típico de inverno em
Belo Horizonte - 2° pvto (ESQUEMA “B”).
Na FIG. 5.30 apresenta-se a comparação dos resultados obtidos com as configurações A
e B considerando o QUARTO 1 (2° pvto.) e ESCRITÓRIO (1° pvto.) para o dia típico
de inverno em Belo Horizonte.
RESULTADOS
123
4
8
12
16
20
24
28
0 4 8 12 16 20 24
Tempo (h)
Temperatura (°C)
Escritório fecha. trad. Quarto 1 fecha. trad. Escritório fecha. pesado
Quarto 1 fecha. pesado Amb. externo
FIGURA 5.30 – Comparação entre fechamento tradicional (Esquema “A”) e pesado (Esquema “B”)
considerando o QUARTO 1 (2° pvto.) e ESCRITÓRIO (1° pvto.) para o dia típico de inverno em Belo
Horizonte.
Para a comparação dos resultados foram escolhidos os ambientes com melhor e pior
desempenho térmico. Para o dia típico de verão, o uso do fechamento interno pesado
implica na diminuição da amplitude térmica se comparado ao tradicional, minimizando
as temperaturas internas no escritório. Já para o inverno, o comportamento dos dois
esquemas é semelhante, embora atuem de forma diferente; pois um esquema tem o
fechamento externo com melhor isolamento, e o outro, tem o fechamento interno com
uma capacidade de atraso térmico maior.
CAPÍTULO VI
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES
6.1 Considerações finais
Comparando os sistemas de fechamentos com atraso térmico indicado pela norma NBR
15220:2005 nos dois modelos, observa-se que, para qualquer configuração de
fechamento adotada, houve um amortecimento da onda de calor exterior para os dias
típicos de verão analisados. Embora, nos climas quentes e úmidos as construções de uso
noturno não devam ter uma inércia térmica muito grande, para não evitar a retirada do
calor armazenado pela ventilação noturna, a inércia térmica na maioria das vezes exerce
uma influência reguladora nas flutuações da temperatura, contribuindo com o conforto
ambiental.
Considerando os dois modelos simulados, nos períodos do dia em que a temperatura
externa está mais amena, os ambientes de maior permanência como os quartos
apresentam temperaturas mais elevadas. Este comportamento ocorre devido à falta de
ventilação dos ambientes no horário de 22 às 8 horas (previamente estabelecido nas
rotinas de ocupação), aos ganhos internos de calor e à inércia térmica da edificação.
Para as regiões climáticas analisadas, para um dia típico de verão, a configuração de
projeto proposta proporciona um desempenho térmico adequado para a maioria dessas
regiões, a menos de Teresina e Belém como era esperado. Nessas duas regiões têm-se
condições climáticas mais severas e nesse caso para algumas horas do dia haveria a
necessidade de uma intervenção mecânica para se alcançar as condições internas de
conforto térmico.
O modelo 1, por se tratar de uma adaptação de um protótipo de residência unifamiliar de
caráter popular em Light Steel Framing, está sujeito a problemas advindos da má
concepção do projeto arquitetônico. Como a produção da habitação de interesse social é
caracterizada pela preocupação do barateamento da construção, a qualidade
CONCLUSÕES E SUGESTÕES
125
arquitetônica da edificação fica comprometida, forçando os moradores a se adaptarem
às dimensões mínimas dos ambientes (HERMSDORFF, 2005). Mesmo utilizando
fechamentos internos e externos que amenizem as condições climáticas mais severas,
um projeto com problemas de formulação construtiva não é capaz de proporcionar reais
condições de conforto ambiental.
A utilização de mais de uma chapa de qualquer material (gesso acartonado, placa
cimentícia e placa de OSB) nos fechamentos internos das edificações em Light Steel
Framing não é uma prática comum no Brasil; embora seja eficiente no atraso térmico
das paredes. Uma alternativa seria aumentar a alma dos montantes a fim de aumentar a
camada de ar; mas implicaria em um aumento de custos que não seriam compatíveis
com o conceito de uma casa residencial popular.
Como o sistema de fechamento no LSF é baseado no conceito de isolação multicamada,
é possível reproduzir quaisquer comportamentos térmicos de fechamentos de acordo
com as exigências do projeto, sem esquecer o conceito da estrutura do sistema, que deve
ser leve.
No entanto, a escolha entre qualquer um dos sistemas de fechamento deve, além do
desempenho térmico, contemplar o custo, a facilidade construtiva, a disponibilidade
local do produto e também a estética.
A abordagem numérica para avaliação de desempenho térmico de edificações,
ventiladas naturalmente e/ou condicionadas artificialmente, permite prever o
desempenho energético de um projeto arquitetônico e conhecer o comportamento dos
elementos construtivos propostos, ainda na fase de estudo preliminar. Em função da
complexidade do modelo físico e matemático, que representa as interações térmicas
entre o ambiente interno e externo, a solução numérica é uma ferramenta
imprescindível.
Embora sejam muitos os programas computacionais de avaliação de desempenho de
edificações disponibilizados, a aplicação prática dessas ferramentas tem sido pouco
CONCLUSÕES E SUGESTÕES
126
expressiva devido ao tempo necessário para treinamento do usuário. Em função da
preocupação com a preservação ambiental, esse tipo de ferramenta deveria ser de
conhecimento dos profissionais da área de construção civil (engenheiros e arquitetos).
Na atualidade, essa metodologia está se consolidando no Brasil ainda de forma lenta e
esse trabalho vem, nesse sentido, dar uma contribuição na obtenção de edificações mais
eficientes energeticamente.
6.2 Sugestões para futuras pesquisas
• Estudo de viabilidade econômica das diferentes composições de fechamentos
utilizadas no sistema Light Steel Framing;
•
Avaliação do desempenho térmico dos modelos, com mais configurações de
fechamentos e/ou combinação de estratégias bioclimáticas;
•
Análise acústica dos modelos, considerando os diferentes tipos de fechamentos;
• Análise do desempenho da iluminação natural integrada à artificial fazendo-se
um estudo de custos de consumo energético;
•
Análise experimental in loco do Modelo 2 e confrontação dos resultados com a
análise numérica realizada neste trabalho;
•
Simulação integrando sistemas de condicionamento natural e artificial;
• Simulação de edificações utilizando o recurso COMIS do EnergyPlus, modo
complexo de ventilação.
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ANEXO I
ANEXO I
134
ANEXO I
Nas TAB. A.1 a A.6 apresentam-se as características dos dias típicos de verão para as
regiões consideradas: Curitiba, Belo Horizonte, Brasília, Goiânia, Teresina e Belém.
TABELA A.1 – Dia típico de verão de Curitiba.
Nome do dia de projeto Curitiba verão
Temperatura de bulbo seco
máxima do dia (°C)
30.9
Amplitude diária da
temperatura (ºC)
9.5
Temperatura indicativa de
umidade na máxima TBS
(ºC)
20.2
Pressão barométrica
constante do dia (Pa)
90882
Velocidade do vento (m/s) 4.4
Direção do vento em graus 300
Índice de limpidez do céu 1
Indicador de chuva 0
Indicador de neve 0
Dia do mês 21
Mês 1
Tipo do dia SummerDesignDay
Indicador de horário de
verão
0
Temperatura indicativa de
umidade
Wet-Bulb
Fonte: U. S. DOE, 2006
ANEXO I
135
TABELA A.2 – Dia típico de verão de Belo Horizonte.
Nome do dia de projeto Belo Horizonte verão
Temperatura de bulbo seco
máxima do dia (°C)
33
Amplitude diária da
temperatura (ºC)
9.6
Temperatura indicativa de
umidade na máxima TBS
(ºC)
20.7
Pressão barométrica
constante do dia (Pa)
92243
Velocidade do vento (m/s) 2.4
Direção do vento em graus 100
Índice de limpidez do céu 1
Indicador de chuva 0
Indicador de neve 0
Dia do mês 21
Mês 2
Tipo do dia SummerDesignDay
Indicador de horário de
verão
0
Temperatura indicativa de
umidade
Wet-Bulb
Fonte: U. S. DOE, 2006
ANEXO I
136
TABELA A.3 – Dia típico de verão de Brasília.
Nome do dia de projeto Brasília verão
Temperatura de bulbo seco
máxima do dia (°C)
32.1
Amplitude diária da
temperatura (ºC)
11.3
Temperatura indicativa de
umidade na máxima TBS
(ºC)
18
Pressão barométrica
constante do dia (Pa)
89212
Velocidade do vento (m/s) 3.2
Direção do vento em graus 60
Índice de limpidez do céu 1
Indicador de chuva 0
Indicador de neve 0
Dia do mês 21
Mês 10
Tipo do dia SummerDesignDay
Indicador de horário de
verão
0
Temperatura indicativa de
umidade
Wet-Bulb
Fonte: U. S. DOE, 2006
ANEXO I
137
TABELA A.4 – Dia típico de verão Goiânia.
Nome do dia de projeto Goiânia verão
Temperatura de bulbo seco
máxima do dia (°C)
35
Amplitude diária da
temperatura (ºC)
11.7
Temperatura indicativa de
umidade na máxima TBS
(ºC)
20.3
Pressão barométrica
constante do dia (Pa)
92667
Velocidade do vento (m/s) 2.7
Direção do vento em graus 90
Índice de limpidez do céu 1
Indicador de chuva 0
Indicador de neve 0
Dia do mês 21
Mês 10
Tipo do dia SummerDesignDay
Indicador de horário de
verão
0
Temperatura indicativa de
umidade
Wet-Bulb
Fonte: U. S. DOE, 2006
ANEXO I
138
TABELA A.5 – Dia típico de verão Teresina.
Nome do dia de projeto Teresina verão
Temperatura de bulbo seco
máxima do dia (°C)
37.9
Amplitude diária da
temperatura (ºC)
12.2
Temperatura indicativa de
umidade na máxima TBS
(ºC)
24.7
Pressão barométrica
constante do dia (Pa)
100499
Velocidade do vento (m/s) 1.3
Direção do vento em graus 0
Índice de limpidez do céu 1
Indicador de chuva 0
Indicador de neve 0
Dia do mês 21
Mês 10
Tipo do dia SummerDesignDay
Indicador de horário de
verão
0
Temperatura indicativa de
umidade
Wet-Bulb
Fonte: U. S. DOE, 2006
ANEXO I
139
TABELA A.6 – Dia típico de verão Belém.
Nome do dia de projeto Belém verão
Temperatura de bulbo seco
máxima do dia (°C)
33.1
Amplitude diária da
temperatura (ºC)
8.2
Temperatura indicativa de
umidade na máxima TBS
(ºC)
26.1
Pressão barométrica
constante do dia (Pa)
101133
Velocidade do vento (m/s) 3.8
Direção do vento em graus 120
Índice de limpidez do céu 1
Indicador de chuva 0
Indicador de neve 0
Dia do mês 21
Mês 11
Tipo do dia SummerDesignDay
Indicador de horário de
verão
0
Temperatura indicativa de
umidade
Wet-Bulb
Fonte: U. S. DOE, 2006
ANEXO I
140
Nas FIG. A.1 a A.6 apresenta-se o movimento relativo do sol para cada região
considerada e a trajetória solar é mostrada nas FIG. A.7 a A.13.
FIGURA A.1 – Movimento relativo do sol para a cidade de Curitiba.
Fonte: UFSC, 2006.
FIGURA A.2 – Movimento relativo do sol para a cidade de Belo Horizonte.
Fonte: UFSC, 2006.
ANEXO I
141
FIGURA A.3 – Movimento relativo do sol para a cidade de Brasília.
Fonte: UFSC, 2006.
FIGURA A.4 – Movimento relativo do sol para a cidade de Goiânia.
Fonte: UFSC, 2006.
ANEXO I
142
FIGURA A.5 – Movimento relativo do sol para a cidade de Teresina.
Fonte: UFSC, 2006.
FIGURA A.6 – Movimento relativo do sol para a cidade de Belém.
Fonte: UFSC, 2006.
ANEXO I
143
FIGURA A.7 – Trajetórias solares de Curitiba plotadas sobre a projeção do modelo 1.
ANEXO I
144
FIGURA A.8 – Trajetórias solares de Belo Horizonte plotadas sobre a projeção do modelo 1.
ANEXO I
145
FIGURA A.9 – Trajetórias solares de Belo Horizonte plotadas sobre a projeção do modelo 2.
ANEXO I
146
FIGURA A.10 – Trajetórias solares de Brasília plotadas sobre a projeção do modelo 1.
ANEXO I
147
FIGURA A.11 – Trajetórias solares de Goiânia plotadas sobre a projeção do modelo 1.
ANEXO I
148
FIGURA A.12 – Trajetórias solares de Teresina plotadas sobre a projeção do modelo 1.
ANEXO I
149
FIGURA A.13 – Trajetórias solares de Belém plotadas sobre a projeção do modelo 1.
ANEXO II
ANEXO II
151
ANEXO – II
2.1Temperaturas internas da habitação em Belém (Modelo 1)
Nas TAB. B.1 e B.2 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração
com fechamento externo FEL 2, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL.
TABELA B.1 - Resultados com vegetação e solo do entorno coberto com grama (reflexão 0,2)
para o dia típico de verão em Belém
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 28,74 28,79 30,11 28,03 28,27 26,12
2 28,46 28,52 29,82 27,74 27,96 25,71
3 28,19 28,27 29,56 27,47 27,68 25,35
4 27,96 28,04 29,33 27,22 27,42 25,07
5 27,76 27,86 29,12 27,03 27,21 24,93
6 27,64 27,76 28,98 26,90 27,08 25,00
7 27,61 27,76 28,91 26,88 27,09 25,32
8 27,76 27,94 29,00 27,13 27,38 25,94
9 27,87 27,93 28,82 27,19 27,65 26,88
10 28,05 28,22 29,04 27,31 27,90 28,05
11 28,25 28,42 29,22 27,52 28,13 29,38
12 28,54 28,72 29,37 27,83 28,43 30,72
13 29,83 29,45 29,89 28,42 29,01 31,83
14 29,54 29,58 29,96 28,66 29,31 32,61
15 29,73 29,84 30,16 28,97 29,74 33,01
16 29,98 30,06 30,36 29,22 30,13 32,95
17 30,18 30,19 30,51 29,38 30,39 32,50
18 30,23 30,23 30,57 29,42 30,30 31,72
19 30,77 30,92 35,75 30,07 30,65 30,71
20 30,76 30,86 32,81 30,25 30,63 29,65
21 30,46 30,57 32,11 29,91 30,21 28,68
22 30,13 30,24 31,77 29,58 29,83 27,83
23 29,46 29,51 30,88 28,80 29,05 27,11
24 29,05 29,09 30,43 28,34 28,59 26,56
ANEXO II
152
TABELA B.2 - Resultados sem vegetação e solo do entorno em concreto (reflexão 0,4)
para o dia típico de verão em Belém
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 28,71 28,80 30,13 28,03 28,27 26,12
2 28,42 28,52 29,84 27,74 27,96 25,71
3 28,15 28,27 29,57 27,46 27,67 25,35
4 27,91 28,04 29,33 27,21 27,41 25,07
5 27,71 27,85 29,13 27,01 27,19 24,93
6 27,58 27,74 28,98 26,88 27,06 25,00
7 27,56 27,74 28,91 26,86 27,06 25,32
8 27,71 27,95 29,01 27,12 27,37 25,94
9 27,83 27,98 28,84 27,22 27,69 26,88
10 28,04 28,33 29,08 27,42 28,01 28,05
11 28,27 28,60 29,28 27,71 28,30 29,38
12 28,59 28,94 29,45 28,06 28,65 30,72
13 29,88 29,68 29,98 28,66 29,25 31,83
14 29,61 29,83 30,07 28,93 29,58 32,61
15 29,80 30,09 30,28 29,24 29,99 33,01
16 30,04 30,29 30,47 29,47 30,36 32,95
17 30,22 30,37 30,61 29,58 30,57 32,50
18 30,25 30,36 30,66 29,57 30,42 31,72
19 30,76 31,01 35,82 30,16 30,73 30,71
20 30,74 30,91 32,86 30,31 30,61 29,65
21 30,44 30,59 32,15 29,94 30,23 28,68
22 30,10 30,26 31,80 29,59 29,83 27,83
23 29,43 29,52 30,91 28,81 29,06 27,11
24 29,01 29,10 30,46 28,35 28,60 26,56
ANEXO II
153
2.2 Temperaturas internas da habitação em Belo Horizonte (Modelo 1)
Na TAB. B.3 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEL 2, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.3 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “A”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 27,80 28,10 29,38 27,21 27,27 24,83
2 27,50 27,81 29,13 26,91 26,98 24,35
3 27,22 27,54 28,89 26,62 26,69 23,93
4 26,97 27,30 28,67 26,36 26,44 23,60
5 26,76 27,10 28,47 26,15 26,23 23,44
6 26,62 26,98 28,33 26,02 26,10 23,52
7 26,58 26,97 28,26 25,98 26,06 23,89
8 26,69 27,12 28,29 26,10 26,19 24,61
9 26,73 27,00 28,06 26,24 26,28 25,72
10 26,86 27,36 28,25 26,29 26,39 27,08
11 27,01 27,53 28,37 26,45 26,54 28,64
12 27,26 27,79 28,43 26,72 26,79 30,22
13 28,59 28,55 28,90 27,29 27,36 31,51
14 28,22 28,63 28,84 27,51 27,54 32,42
15 28,42 28,88 28,97 27,81 27,84 32,89
16 28,68 29,12 29,12 28,07 28,11 32,82
17 28,89 29,29 29,26 28,25 28,31 32,29
18 29,02 29,38 29,37 28,36 28,47 31,38
19 29,70 30,17 34,45 29,08 29,17 30,20
20 29,79 30,19 31,49 29,33 29,40 28,96
21 29,51 29,90 31,03 29,06 29,11 27,83
22 29,20 29,57 30,81 28,75 28,80 26,83
23 28,51 28,83 30,02 27,97 28,03 25,99
24 28,11 28,40 29,65 27,52 27,59 25,34
ANEXO II
154
Na TAB. B.4 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEL 1, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.4 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “B”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 27,94 28,23 29,63 27,34 27,41 24,83
2 27,66 27,96 29,38 27,05 27,13 24,35
3 27,40 27,70 29,15 26,78 26,86 23,93
4 27,16 27,47 28,94 26,53 26,62 23,60
5 26,96 27,28 28,77 26,33 26,42 23,44
6 26,84 27,18 28,64 26,21 26,30 23,52
7 26,82 27,18 28,58 26,19 26,29 23,89
8 26,96 27,36 28,63 26,35 26,44 24,61
9 27,00 27,22 28,42 26,50 26,61 25,72
10 27,26 27,70 28,59 26,66 26,78 27,08
11 27,41 27,90 28,82 26,83 26,93 28,64
12 27,66 28,15 28,87 27,09 27,18 30,22
13 28,98 28,90 29,30 27,65 27,73 31,51
14 28,60 28,97 29,23 27,84 27,89 32,42
15 28,74 29,17 29,33 28,10 28,14 32,89
16 28,95 29,37 29,45 28,31 28,36 32,82
17 29,11 29,50 29,55 28,46 28,52 32,29
18 29,20 29,55 29,64 28,52 28,64 31,38
19 29,85 30,32 34,75 29,21 29,32 30,20
20 29,94 30,29 31,78 29,44 29,52 28,96
21 29,64 30,01 31,30 29,17 29,23 27,83
22 29,32 29,69 31,06 28,86 28,92 26,83
23 28,64 28,94 30,25 28,08 28,15 25,99
24 28,24 28,53 29,89 27,65 27,72 25,34
ANEXO II
155
Na TAB. B.5 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “C”).
TABELA B.5 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “C”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 27,99 28,25 29,50 27,38 27,45 24,83
2 27,74 27,99 29,30 27,11 27,19 24,35
3 27,49 27,75 29,11 26,86 26,94 23,93
4 27,27 27,53 28,93 26,63 26,71 23,60
5 27,09 27,35 28,78 26,44 26,53 23,44
6 26,97 27,25 28,67 26,33 26,42 23,52
7 26,96 27,25 28,63 26,31 26,41 23,89
8 27,09 27,42 28,68 26,46 26,56 24,61
9 27,06 27,29 28,48 26,63 26,74 25,72
10 27,41 27,77 28,62 26,79 26,90 27,08
11 27,52 27,94 28,88 26,92 27,03 28,64
12 27,72 28,16 28,91 27,14 27,23 30,22
13 28,96 28,84 29,29 27,64 27,73 31,51
14 28,52 28,87 29,17 27,78 27,84 32,42
15 28,65 29,05 29,25 28,00 28,06 32,89
16 28,84 29,24 29,33 28,19 28,26 32,82
17 28,98 29,36 29,41 28,33 28,41 32,29
18 29,07 29,42 29,47 28,39 28,52 31,38
19 29,71 30,17 34,31 29,07 29,17 30,20
20 29,80 30,19 31,31 29,31 29,40 28,96
21 29,54 29,92 30,93 29,07 29,13 27,83
22 29,26 29,62 30,76 28,79 28,85 26,83
23 28,60 28,89 30,00 28,04 28,11 25,99
24 28,26 28,52 29,72 27,66 27,73 25,34
ANEXO II
156
Na TAB. B.6 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FIL 2, fechamento interno FIP 2 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “D”).
TABELA B.6 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “D”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 27,98 28,25 29,57 27,37 27,44 24,83
2 27,72 27,99 29,35 27,10 27,18 24,35
3 27,47 27,74 29,15 26,84 26,92 23,93
4 27,24 27,52 28,97 26,61 26,69 23,60
5 27,05 27,34 28,81 26,42 26,50 23,44
6 26,94 27,24 28,70 26,30 26,39 23,52
7 26,93 27,25 28,65 26,29 26,38 23,89
8 27,06 27,43 28,71 26,44 26,54 24,61
9 27,02 27,29 28,50 26,61 26,72 25,72
10 27,38 27,78 28,63 26,77 26,89 27,08
11 27,50 27,96 28,91 26,91 27,02 28,64
12 27,72 28,19 28,95 27,15 27,24 30,22
13 29,02 28,91 29,38 27,68 27,76 31,51
14 28,59 28,94 29,26 27,83 27,88 32,42
15 28,70 29,12 29,33 28,06 28,11 32,89
16 28,89 29,30 29,43 28,25 28,32 32,82
17 29,04 29,43 29,51 28,39 28,46 32,29
18 29,13 29,48 29,58 28,45 28,58 31,38
19 29,79 30,26 34,73 29,15 29,26 30,20
20 29,88 30,24 31,62 29,41 29,45 28,96
21 29,59 29,97 31,11 29,13 29,18 27,83
22 29,30 29,66 30,91 28,83 28,89 26,83
23 28,63 28,93 30,11 28,07 28,13 25,99
24 28,25 28,53 29,79 27,65 27,72 25,34
ANEXO II
157
2.3 Temperaturas internas da habitação em Curitiba (Modelo 1)
Na TAB. B.7 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.7 - Resultados para o dia típico de verão em Curitiba (Esquema “A”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 26,43 26,76 28,14 25,77 25,87 22,81
2 26,18 26,50 27,94 25,50 25,61 22,34
3 25,94 26,25 27,75 25,25 25,35 21,92
4 25,71 26,03 27,57 25,02 25,13 21,60
5 25,53 25,86 27,42 24,83 24,94 21,44
6 25,42 25,76 27,31 24,71 24,82 21,52
7 25,41 25,76 27,28 24,70 24,83 21,89
8 25,56 25,93 27,35 24,84 25,02 22,60
9 25,44 25,73 27,11 24,95 25,02 23,69
10 25,80 26,12 27,21 25,24 25,40 25,05
11 26,00 26,47 27,51 25,37 25,51 26,59
12 26,19 26,69 27,58 25,58 25,71 28,15
13 27,46 27,43 28,01 26,12 26,23 29,43
14 27,00 27,42 27,85 26,23 26,31 30,33
15 27,11 27,60 27,92 26,46 26,52 30,79
16 27,30 27,80 28,00 26,66 26,73 30,72
17 27,46 27,93 28,09 26,81 26,94 30,20
18 27,59 27,99 28,18 26,88 27,13 29,30
19 28,31 28,78 32,95 27,61 27,86 28,13
20 28,23 28,69 29,95 27,73 27,89 26,90
21 27,98 28,43 29,57 27,46 27,57 25,78
22 27,69 28,13 29,40 27,17 27,27 24,80
23 27,04 27,40 28,64 26,43 26,53 23,97
24 26,70 27,03 28,36 26,05 26,15 23,32
ANEXO II
158
Na TAB. B.8 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSI
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.8 - Resultados para o dia típico de verão em Curitiba (Esquema “B”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 26,89 27,21 28,78 26,18 26,32 22,81
2 26,65 26,97 28,59 25,93 26,08 22,34
3 26,43 26,74 28,41 25,70 25,84 21,92
4 26,22 26,54 28,24 25,49 25,64 21,60
5 26,06 26,38 28,10 25,32 25,47 21,44
6 25,96 26,30 28,01 25,22 25,37 21,52
7 25,97 26,33 28,00 25,23 25,39 21,89
8 26,15 26,52 28,09 25,40 25,60 22,60
9 26,06 26,37 27,89 25,42 25,60 23,69
10 26,39 26,71 28,01 25,94 26,13 25,05
11 26,85 27,33 28,24 26,18 26,38 26,59
12 27,02 27,54 28,54 26,37 26,55 28,15
13 28,23 28,22 28,91 26,86 27,02 29,43
14 27,75 28,19 28,77 26,94 27,07 30,33
15 27,83 28,33 28,82 27,11 27,23 30,79
16 27,97 28,48 28,87 27,27 27,39 30,72
17 28,09 28,57 28,93 27,37 27,55 30,20
18 28,19 28,61 29,00 27,41 27,71 29,30
19 28,82 29,22 33,71 28,10 28,41 28,13
20 28,67 29,10 30,63 28,11 28,26 26,90
21 28,40 28,83 30,23 27,83 27,97 25,78
22 28,09 28,52 30,03 27,53 27,65 24,80
23 27,47 27,81 29,27 26,80 26,94 23,97
24 27,14 27,46 28,99 26,44 26,58 23,32
ANEXO II
159
2.4 Temperaturas internas da habitação em Goiânia (Modelo 1)
Na TAB. B.9 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEP 3, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.9 - Resultados para o dia típico de verão em Goiânia (Esquema “A”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 28,51 28,74 30,16 27,90 27,98 25,04
2 28,20 28,43 29,90 27,59 27,66 24,46
3 27,90 28,13 29,65 27,28 27,36 23,94
4 27,63 27,87 29,42 27,01 27,09 23,55
5 27,41 27,66 29,23 26,78 26,87 23,34
6 27,27 27,54 29,09 26,65 26,74 23,45
7 27,25 27,54 29,03 26,63 26,73 23,90
8 27,41 27,74 29,08 26,80 26,90 24,78
9 27,46 27,70 28,91 27,03 27,14 26,12
10 27,78 28,18 29,11 27,21 27,33 27,79
11 27,92 28,36 29,31 27,36 27,47 29,69
12 28,16 28,61 29,34 27,61 27,71 31,61
13 29,50 29,34 29,75 28,15 28,24 33,19
14 29,11 29,43 29,66 28,33 28,40 34,30
15 29,24 29,65 29,76 28,59 28,66 34,87
16 29,45 29,87 29,88 28,82 28,89 34,78
17 29,62 30,01 29,99 28,97 29,07 34,14
18 29,73 30,07 30,08 29,05 29,20 33,03
19 30,42 30,89 35,38 29,78 29,89 31,59
20 30,64 31,05 32,41 30,11 30,19 30,07
21 30,34 30,69 31,90 29,95 29,96 28,70
22 29,98 30,31 31,65 29,54 29,60 27,48
23 29,26 29,51 30,81 28,70 28,77 26,46
24 28,84 29,06 30,44 28,24 28,31 25,67
ANEXO II
160
Na TAB. B.10 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FET, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.10 - Resultados para o dia típico de verão em Goiânia (Esquema “B”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 28,42 28,63 29,93 27,81 27,89 25,04
2 28,06 28,29 29,59 27,45 27,54 24,46
3 27,73 27,97 29,29 27,11 27,20 23,94
4 27,43 27,68 29,01 26,81 26,90 23,55
5 27,18 27,45 28,77 26,56 26,65 23,34
6 27,03 27,32 28,60 26,41 26,50 23,45
7 27,01 27,32 28,54 26,38 26,48 23,90
8 27,17 27,53 28,61 26,57 26,67 24,78
9 27,24 27,50 28,41 26,75 26,86 26,12
10 27,49 27,90 28,67 26,91 27,02 27,79
11 27,68 28,11 28,75 27,11 27,21 29,69
12 27,99 28,43 28,86 27,43 27,52 31,61
13 29,40 29,22 29,40 28,05 28,13 33,19
14 29,16 29,42 29,46 28,36 28,41 34,30
15 29,38 29,72 29,66 28,71 28,76 34,87
16 29,65 29,99 29,87 29,01 29,06 34,78
17 29,86 30,17 30,05 29,21 29,29 34,14
18 30,00 30,25 30,20 29,31 29,44 33,03
19 30,65 31,03 35,69 30,02 30,11 31,59
20 30,81 31,11 32,91 30,33 30,42 30,07
21 30,49 30,76 32,18 30,03 30,11 28,70
22 30,07 30,34 31,78 29,62 29,69 27,48
23 29,30 29,50 30,82 28,73 28,81 26,46
24 28,80 29,00 30,31 28,19 28,28 25,67
ANEXO II
161
2.5 Temperaturas internas da habitação em Brasília (Modelo 1)
Na TAB. B.11 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEP 5, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.11 - Resultados para o dia típico de verão em Brasília (Esquema “A”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 26,39 26,74 28,28 25,66 25,73 22,48
2 26,10 26,44 28,04 25,36 25,43 21,92
3 25,81 26,15 27,80 25,07 25,15 21,42
4 25,56 25,90 27,58 24,80 24,89 21,04
5 25,34 25,69 27,39 24,58 24,67 20,84
6 25,21 25,57 27,26 24,45 24,54 20,94
7 25,19 25,58 27,21 24,43 24,53 21,38
8 25,33 25,76 27,27 24,59 24,69 22,23
9 25,23 25,59 27,03 24,71 24,83 23,53
10 25,66 26,08 27,16 24,98 25,10 25,14
11 25,78 26,32 27,48 25,09 25,20 26,97
12 25,97 26,55 27,50 25,30 25,39 28,82
13 27,29 27,34 27,96 25,88 25,95 30,35
14 26,85 27,35 27,82 26,00 26,05 31,42
15 26,98 27,55 27,90 26,24 26,28 31,97
16 27,19 27,77 28,01 26,47 26,50 31,89
17 27,37 27,92 28,11 26,63 26,69 31,27
18 27,49 28,00 28,20 26,72 26,82 30,19
19 28,21 28,86 33,28 27,47 27,53 28,81
20 28,35 28,86 30,36 27,75 27,79 27,34
21 28,08 28,58 29,92 27,51 27,55 26,01
22 27,76 28,24 29,70 27,20 27,24 24,84
23 27,09 27,48 28,90 26,42 26,47 23,85
24 26,70 27,06 28,55 25,98 26,05 23,09
ANEXO II
162
Na TAB. B.12 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEP 6, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.12 - Resultados para o dia típico de verão em Brasília (Esquema “B”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 26,40 26,75 28,29 25,68 25,75 22,48
2 26,11 26,45 28,05 25,37 25,45 21,92
3 25,82 26,16 27,81 25,08 25,16 21,42
4 25,56 25,90 27,59 24,81 24,90 21,04
5 25,35 25,70 27,40 24,59 24,68 20,84
6 25,21 25,58 27,27 24,46 24,55 20,94
7 25,19 25,58 27,21 24,44 24,54 21,38
8 25,33 25,76 27,27 24,59 24,70 22,23
9 25,23 25,59 27,03 24,72 24,83 23,53
10 25,66 26,08 27,16 24,99 25,11 25,14
11 25,78 26,32 27,48 25,10 25,20 26,97
12 25,98 26,55 27,49 25,31 25,40 28,82
13 27,29 27,34 27,95 25,89 25,95 30,35
14 26,86 27,36 27,82 26,02 26,05 31,42
15 27,00 27,57 27,90 26,26 26,29 31,97
16 27,21 27,79 28,01 26,49 26,51 31,89
17 27,39 27,94 28,12 26,66 26,71 31,27
18 27,52 28,02 28,21 26,75 26,84 30,19
19 28,23 28,88 33,29 27,50 27,56 28,81
20 28,38 28,88 30,37 27,78 27,82 27,34
21 28,10 28,60 29,94 27,53 27,57 26,01
22 27,78 28,25 29,72 27,22 27,26 24,84
23 27,10 27,49 28,91 26,44 26,49 23,85
24 26,71 27,07 28,56 26,00 26,07 23,09
ANEXO II
163
2.6 Temperaturas internas da habitação em Teresina (Modelo 1)
Na TAB. B.13 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEP 5, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LUP
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.13 - Resultados para o dia típico de verão em Teresina (Esquema “A”)
Horas Cozinha Sala Banheiro Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 30,60 30,74 32,07 30,11 30,20 27,51
2 30,30 30,45 31,82 29,81 29,90 26,90
3 30,02 30,17 31,59 29,52 29,62 26,37
4 29,77 29,92 31,37 29,27 29,36 25,96
5 29,56 29,72 31,19 29,06 29,15 25,75
6 29,45 29,63 31,08 28,94 29,05 25,85
7 29,48 29,67 31,06 28,97 29,09 26,33
8 29,67 29,90 31,15 29,17 29,30 27,24
9 29,85 30,01 31,11 29,52 29,68 28,64
10 30,19 30,50 31,40 29,72 29,88 30,38
11 30,33 30,65 31,54 29,86 30,02 32,36
12 30,51 30,88 31,57 30,06 30,21 34,36
13 31,65 31,42 31,85 30,48 30,62 36,01
14 31,27 31,53 31,82 30,64 30,78 37,17
15 31,38 31,73 31,88 30,85 31,01 37,76
16 31,59 31,90 31,99 31,02 31,23 37,67
17 31,72 32,00 32,06 31,14 31,38 37,00
18 31,76 32,02 32,08 31,16 31,36 35,84
19 32,30 32,67 37,29 31,79 31,92 34,35
20 32,53 32,92 34,36 32,07 32,19 32,76
21 32,38 32,64 33,82 32,05 32,15 31,33
22 32,01 32,26 33,54 31,67 31,75 30,06
23 31,30 31,48 32,70 30,87 30,96 28,99
24 30,90 31,05 32,35 30,43 30,52 28,17
ANEXO II
164
Na TAB. B.14 apresentam-se as temperaturas internas obtidas para a configuração com
fechamento externo FEP 5, fechamento interno FIP 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.14 - Resultados para o dia típico de verão em Teresina (Esquema “B”)
Horas Cozinha Sala Banheiro
Quarto 1 Quarto 2 Amb. externo
1 30,30 30,45 31,66 29,82 29,89 27,51
2 29,98 30,13 31,39 29,50 29,57 26,90
3 29,68 29,83 31,14 29,19 29,26 26,37
4 29,40 29,56 30,91 28,90 28,98 25,96
5 29,17 29,34 30,71 28,67 28,75 25,75
6 29,04 29,22 30,57 28,54 28,62 25,85
7 29,04 29,23 30,53 28,53 28,64 26,33
8 29,20 29,43 30,60 28,71 28,82 27,24
9 29,37 29,62 30,52 28,97 29,11 28,64
10 29,51 29,78 30,79 29,01 29,14 30,38
11 29,64 29,93 30,79 29,14 29,27 32,36
12 29,83 30,18 30,82 29,38 29,49 34,36
13 31,02 30,78 31,15 29,84 29,95 36,01
14 30,69 30,94 31,12 30,05 30,17 37,17
15 30,86 31,21 31,22 30,34 30,47 37,76
16 31,12 31,44 31,38 30,59 30,76 37,67
17 31,31 31,60 31,50 30,76 30,97 37,00
18 31,39 31,66 31,55 30,84 30,99 35,84
19 31,97 32,36 36,75 31,49 31,58 34,35
20 32,20 32,61 33,91 31,78 31,86 32,76
21 32,15 32,43 33,39 31,82 31,90 31,33
22 31,76 32,03 33,14 31,44 31,49 30,06
23 31,05 31,23 32,32 30,64 30,70 28,99
24 30,62 30,78 31,94 30,16 30,23 28,17
ANEXO II
165
2.7 Temperaturas internas da habitação em Belo Horizonte (Modelo 2)
Nas TAB. B.15 e B.16 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FET, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.15 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “A” – 1 pvto.)
Horas
Quarto empregada Área de serviço Cozinha
Sala Escritório Amb. externo
1 27,82 27,15 27,41 26,91
28,94 24,83
2 27,49 26,82 27,14 26,62
28,54 24,35
3 27,19 26,52 26,88 26,34
28,17 23,93
4 26,91 26,24 26,64 26,09
27,83 23,60
5 26,68 26,01 26,45 25,89
27,54 23,44
6 26,52 25,86 26,32 25,76
27,32 23,52
7 26,52 25,84 26,29 25,75
27,21 23,89
8 26,98 26,15 26,40 25,90
27,33 24,61
9 27,35 26,66 26,76 26,37
27,55 25,72
10 27,87 27,07 27,07 26,60
28,09 27,08
11 28,13 27,27 27,18 26,75
28,48 28,64
12 28,16 27,38 27,33 26,93
28,73 30,22
13 28,43 27,70 28,01 27,22
29,44 31,51
14 28,55 27,93 27,93 27,42
30,64 32,42
15 28,74 28,17 27,96 27,61
32,08 32,89
16 28,93 28,39 28,06 27,79
33,38 32,82
17 29,07 28,54 28,15 27,93
33,94 32,29
18 29,13 28,60 28,21 28,02
33,74 31,38
19 29,80 29,20 28,90 28,74
32,79 30,20
20 29,99 29,46 29,34 29,20
31,90 28,96
21 29,74 29,17 29,24 29,03
31,30 27,83
22 29,43 28,78 28,95 28,66
30,81 26,83
23 28,64 28,00 28,18 27,79
29,94 25,99
24 29,23 27,74 28,07 29,54
26,47 25,34
ANEXO II
166
TABELA B.16 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “A” – 2 pvto.)
Horas Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
1 27,31 27,26 28,25 27,60 24,83
2 26,81 26,78 27,90 27,10 24,35
3 26,35 26,33 27,54 26,63 23,93
4 25,93 25,92 27,21 26,22 23,60
5 25,58 25,58 26,91 25,86 23,44
6 25,34 25,34 26,68 25,61 23,52
7 25,25 25,25 26,55 25,48 23,89
8 25,57 25,66 26,54 25,60 24,61
9 26,02 26,12 26,56 25,70 25,72
10 26,32 26,37 26,55 25,66 27,08
11 26,57 26,59 26,47 25,72 28,64
12 26,76 26,74 26,46 25,92 30,22
13 27,14 27,09 26,80 26,39 31,51
14 27,45 27,37 26,84 26,81 32,42
15 27,80 27,69 26,96 27,32 32,89
16 28,17 28,04 27,17 27,90 32,82
17 28,49 28,34 27,42 28,47 32,29
18 28,73 28,57 27,69 28,96 31,38
19 29,48 29,31 28,71 29,86 30,20
20 29,83 29,73 29,41 30,19 28,96
21 29,59 29,49 29,60 29,92 27,83
22 29,22 29,13 29,62 29,55 26,83
23 28,44 28,36 29,00 28,76 25,99
24 27,77 25,86 28,45 26,09 25,34
ANEXO II
167
Nas TAB. B.17 e B.18 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FET, fechamento interno FIL 3 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “A”).
TABELA B.17 - Resultados para o dia típico de inverno em Belo Horizonte (Esquema “A” – 1 pvto.)
Horas Quarto empregada Área de serviço Cozinha
Sala Escritório Amb. externo
1 18.29 16.93 18.33 17.23
18.83 10.35
2 18.06 16.68 18.20 17.02
18.71 9.72
3 17.83 16.45 18.07 16.85
18.58 9.20
4 17.61 16.24 17.94 16.69
18.43 8.84
5 17.41 16.05 17.82 16.55
18.29 8.70
6 17.25 15.89 17.72 16.42
18.14 8.95
7 17.13 15.79 17.64 16.33
18.02 9.58
8 17.08 15.77 17.60 16.28
17.92 10.73
9 16.70 15.58 17.41 16.15
17.55 12.35
10 16.55 15.55 17.29 16.09
17.31 14.24
11 16.59 15.71 17.27 16.14
17.21 16.40
12 16.74 15.96 17.29 16.23
17.20 18.40
13 17.40 16.53 17.96 16.50
17.60 19.91
14 17.52 16.78 17.74 16.65
17.59 20.92
15 17.75 17.05 17.75 16.80
17.69 21.30
16 17.98 17.28 17.82 16.93
17.83 20.92
17 18.16 17.44 17.89 17.02
17.95 20.04
18 18.25 17.51 17.93 17.06
18.04 18.65
19 18.75 18.05 18.42 17.76
18.63 17.03
20 18.65 18.02 18.15 17.89
18.61 15.39
21 18.25 17.79 18.18 18.69
18.26 13.99
22 18.33 17.57 18.10 18.21
18.27 12.73
23 18.74 17.35 18.53 17.88
18.81 11.72
24 18.50 17.18 18.42 17.47
18.91 10.98
ANEXO II
168
TABELA B.18 - Resultados para o dia típico de inverno em Belo Horizonte (Esquema “A” – 2 pvto.)
Horas Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
1 17.25 17.25 19.44 17.68 10.35
2 16.86 16.86 19.36 17.37 9.72
3 16.46 16.47 19.23 17.04 9.20
4 16.07 16.08 19.06 16.70 8.84
5 15.69 15.71 18.86 16.37 8.70
6 15.35 15.38 18.64 16.05 8.95
7 15.07 15.10 18.42 15.76 9.58
8 14.87 14.90 18.21 15.53 10.73
9 14.53 14.56 17.22 15.15 12.35
10 14.31 14.33 17.02 14.84 14.24
11 14.30 14.31 16.67 14.70 16.40
12 14.46 14.46 16.45 14.71 18.40
13 15.06 15.04 16.82 15.12 19.91
14 15.46 15.41 16.66 15.34 20.92
15 15.96 15.87 16.68 15.67 21.30
16 16.44 16.33 16.81 16.05 20.92
17 16.87 16.74 16.98 16.42 20.04
18 17.20 17.05 17.18 16.74 18.65
19 17.98 17.90 18.13 17.69 17.03
20 18.10 18.08 18.44 18.02 15.39
21 18.17 18.03 18.44 18.04 13.99
22 17.92 17.75 18.24 17.84 12.73
23 17.83 17.94 19.20 18.19 11.72
24 17.62 17.60 19.43 17.95 10.98
ANEXO II
169
Nas TAB. B.19 e B.20 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.19 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “B” – 1 pvto.)
Horas Quarto empregada Área de serviço Cozinha
Sala Escritório Amb. externo
1 27,79 27,13 27,28 26,81
29,11 24,83
2 27,52 26,84 27,07 26,55
28,77 24,35
3 27,26 26,57 26,86 26,31
28,45 23,93
4 27,03 26,33 26,68 26,09
28,15 23,60
5 26,82 26,12 26,52 25,91
27,90 23,44
6 26,69 25,99 26,43 25,81
27,71 23,52
7 26,69 25,98 26,42 25,81
27,61 23,89
8 27,10 26,26 26,54 25,96
27,69 24,61
9 27,42 26,75 26,80 26,43
27,86 25,72
10 27,90 27,13 27,19 26,66
28,31 27,08
11 28,11 27,29 27,29 26,80
28,72 28,64
12 28,14 27,39 27,41 26,97
28,87 30,22
13 28,39 27,67 28,03 27,23
29,42 31,51
14 28,48 27,86 27,86 27,40
30,39 32,42
15 28,63 28,06 27,87 27,55
31,52 32,89
16 28,79 28,25 27,95 27,70
32,56 32,82
17 28,89 28,37 28,01 27,80
33,19 32,29
18 28,94 28,42 28,04 27,85
33,04 31,38
19 29,55 28,99 28,66 28,51
32,27 30,20
20 29,71 29,21 28,96 28,88
31,59 28,96
21 29,46 28,97 28,92 28,81
31,13 27,83
22 29,20 28,62 28,65 28,45
30,71 26,83
23 28,46 27,86 27,91 27,61
29,93 25,99
24 29,09 27,56 27,83 29,36
26,75 25,34
ANEXO II
170
TABELA B.20 - Resultados para o dia típico de verão em Belo Horizonte (Esquema “B” – 2 pvto.)
Horas Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
1 27,28 27,22 27,80 27,54 24,83
2 26,91 26,88 27,63 27,21 24,35
3 26,55 26,54 27,46 26,88 23,93
4 26,22 26,22 27,29 26,57 23,60
5 25,93 25,95 27,14 26,30 23,44
6 25,73 25,75 27,03 26,11 23,52
7 25,65 25,68 26,98 26,01 23,89
8 25,90 25,93 27,01 26,03 24,61
9 26,37 26,42 26,98 26,25 25,72
10 26,59 26,64 27,23 26,27 27,08
11 26,74 26,76 27,20 26,29 28,64
12 26,86 26,84 27,16 26,39 30,22
13 27,15 27,11 27,38 26,68 31,51
14 27,37 27,29 27,28 26,89 32,42
15 27,63 27,52 27,28 27,17 32,89
16 27,91 27,77 27,35 27,52 32,82
17 28,14 27,99 27,43 27,88 32,29
18 28,32 28,15 27,52 28,19 31,38
19 28,99 28,81 28,29 28,95 30,20
20 29,33 29,14 28,65 29,37 28,96
21 29,15 29,01 28,83 29,26 27,83
22 28,84 28,73 28,77 28,99 26,83
23 28,12 28,01 28,25 28,31 25,99
24 27,58 26,05 28,14 25,89 25,34
ANEXO II
171
Nas TAB. B.21 e B.22 apresentam-se os resultados obtidos para a configuração com
fechamento externo FIL 1, fechamento interno FIP 1 e cobertura com laje LSL
(ESQUEMA “B”).
TABELA B.21 - Resultados para o dia típico de inverno em Belo Horizonte (Esquema “B” – 1 pvto.)
Horas Quarto empregada Área de serviço Cozinha
Sala Escritório
Amb. externo
1 18.04 16.87 18.13 17.16 18.65 10.35
2 17.86 16.65 18.04 16.97 18.57 9.72
3 17.67 16.44 17.94 16.81 18.48 9.20
4 17.49 16.25 17.84 16.65 18.38 8.84
5 17.32 16.07 17.76 16.52 18.28 8.70
6 17.19 15.93 17.69 16.41 18.18 8.95
7 17.09 15.84 17.64 16.33 18.09 9.58
8 17.06 15.83 17.62 16.29 18.02 10.73
9 16.72 15.65 17.45 16.18 17.25 12.35
10 16.64 15.66 17.38 16.15 17.45 14.24
11 16.71 15.83 17.40 16.21 17.41 16.40
12 16.87 16.06 17.45 16.32 17.41 18.40
13 17.45 16.57 18.09 16.59 17.76 19.91
14 17.44 16.72 17.79 16.70 17.66 20.92
15 17.64 16.97 17.79 16.84 17.71 21.30
16 17.81 17.16 17.84 16.94 17.79 20.92
17 17.95 17.28 17.87 17.01 17.86 20.04
18 18.01 17.34 17.89 17.03 17.91 18.65
19 18.55 17.92 18.33 17.71 18.52 17.03
20 18.34 17.86 18.18 17.87 18.34 15.39
21 18.28 17.75 18.03 18.21 18.29 13.99
22 18.31 17.60 17.87 18.46 18.24 12.73
23 18.28 17.43 18.26 17.70 18.78 11.72
24 18.20 17.08 18.16 17.33 18.68 10.98
ANEXO II
172
TABELA B.22 - Resultados para o dia típico de inverno em Belo Horizonte (Esquema “B” – 2 pvto.)
Horas Quarto 2 Quarto 1 Copa Suíte Amb. externo
1 16.98 17.00 18.86 17.40 10.35
2 16.69 16.73 18.86 17.21 9.72
3 16.40 16.45 18.83 17.01 9.20
4 16.11 16.18 18.78 16.79 8.84
5 15.83 15.91 18.72 16.57 8.70
6 15.57 15.67 18.64 16.36 8.95
7 15.35 15.47 18.56 16.16 9.58
8 15.20 15.32 18.47 16.00 10.73
9 14.90 15.02 17.61 15.67 12.35
10 14.75 14.86 17.68 15.44 14.24
11 14.76 14.87 17.51 15.34 16.40
12 14.90 14.99 17.38 15.33 18.40
13 15.38 15.45 17.70 15.65 19.91
14 15.59 15.61 17.42 15.68 20.92
15 15.93 15.91 17.37 15.84 21.30
16 16.26 16.20 17.38 16.05 20.92
17 16.54 16.45 17.40 16.26 20.04
18 16.76 16.65 17.44 16.44 18.65
19 17.53 17.41 18.14 17.24 17.03
20 17.85 17.81 18.13 17.74 15.39
21 17.76 17.86 18.23 17.76 13.99
22 17.54 17.56 18.32 17.70 12.73
23 17.36 17.49 18.80 17.73 11.72
24 17.21 17.23 18.80 17.54 10.98
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