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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE
EDIFICAÇÕES DESPORTIVAS NA CIDADE
DE SANTA MARIA - RS
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Maristela Guareschi
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE
EDIFICAÇÕES DESPORTIVAS NA CIDADE
DE SANTA MARIA - RS
por
Maristela Guareschi
Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado do Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal de Santa
Maria (UFSM, RS), como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Civil
Orientador: Prof. Dr. Joaquim César Pizzutti dos Santos
Santa Maria, RS, Brasil
2008
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Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Tecnologia
Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
A comissão examinadora, abaixo assinada, aprova a Dissertação de
Mestrado
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
DESPORTIVAS NA CIDADE DE SANTA MARIA - RS
elaborada por
Maristela Guareschi
Como requisito parcial para obtenção do grau de
Mestre em Engenharia Civil
Comissão examinadora:
______________________________________
Joaquim César Pizzutti dos Santos, Dr.
(Presidente/Orientador)
______________________________________
Heitor da Costa Silva, P.h.D. (UFRGS, RS)
______________________________________
Lizandra Garcia Lupi Vergara, Dra. (UFSM, RS)
Santa Maria, 14 de julho de 2008
Dedico este trabalho principalmente aos
que mais amo, mas também a todos que
de alguma forma criaram dificuldades e
obstáculos no meu caminho, pois graças
a estes é muito grande a força que
carrego comigo.
AGRADECIMENTOS
Gostaria de registrar aqui meus agradecimentos a todas as pessoas e
entidades que contribuíram para realização deste trabalho:
Ao meu orientador Joaquim César Pizzutti dos Santos, por sua
disponibilidade, paciência, tranqüilidade e motivação, mas, principalmente pela
amizade e os conhecimentos repassados, que serão levados para toda vida.
À UFSM que proporcionou minha formação como arquiteta e me ofereceu
também a oportunidade de realizar mais este trabalho.
Aos colegas e professores do Programa de Pós-graduação em Engenharia
Civil pela construtiva convivência ao longo das disciplinas cursadas. E
especialmente à Renata Rotta pela colaboração no uso conjunto de materiais e
equipamentos.
À bolsista Christiane Krum pelo auxílio prestado no levantamento de dados.
A todas as pessoas e entidades que colaboraram possibilitando o acesso às
edificações, principalmente à direção dos Colégios Coração de Maria, Santa
Catarina, da Escola Paulo de Tarso e do SEST/SENAT que permitiram o
monitoramento das temperaturas. Agradeço, também, a especial contribuição de
Wilson Ziegler Costa, da Irmã Nelza Trindade Lopes, de Cleusa L. L. Guma e dos
professores Amílcar Campos Bernardi e Antônio A. Centurião Filho.
A André Lübeck, que além de namorado foi exímio colaborador em todas as
etapas deste trabalho.
Aos meus pais, Paulo e Nelcinda pelo amor e apoio incondicional.
Muito obrigada!!
RESUMO
Dissertação de Mestrado
Curso de Pós-graduação em Engenharia Civil
Universidade Federal de Santa Maria
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
DESPORTIVAS NA CIDADE DE SANTA MARIA - RS
AUTOR: MARISTELA GUARESCHI
ORIENTADOR: JOAQUIM CÉSAR PIZZUTTI DOS SANTOS
Data e Local da Defesa: Santa Maria, 14 de julho de 2008.
As atividades esportivas proporcionam uma vida mais saudável, promovendo
bem-estar mental e a integração social dos indivíduos. Os espaços que sediam
essas atividades devem ser apropriados para as mesmas, garantindo condições
mínimas de conforto aos usuários. Assim, neste trabalho, é analisado o desempenho
térmico de edificações desportivas na cidade de Santa Maria – RS, a fim de que
sejam propostas recomendações de projeto visando à adaptação ao clima
temperado. No contexto desta pesquisa, edificações desportivas correspondem aos
ginásios onde a quadra é delimitada por paredes, constituindo, na maior parte dos
casos, um edifício de grande volumetria com formato retangular em planta. A ênfase
da análise se volta ao compartimento da quadra. A abordagem se deu pela análise
dos dados adquiridos com o monitoramento das temperaturas internas e externas de
quatro tipologias tidas como mais representativas de um total de vinte edificações
levantadas. O comportamento térmico observado nos edifícios estudados indica que
grande volume, maior valor de inércia térmica e ventilação seletiva mostram-se
como as características mais relevantes para um desempenho positivo dos ginásios
em relação ao clima local. A contribuição deste trabalho se dá no sentido de
apresentar informações acerca de uma tipo de edificação pouco explorado no que
concerne à análise de desempenho térmico.
Palavras-chave: Desempenho térmico; edificações desportivas.
ABSTRACT
Master’s Thesis
Civil Engineering Postgraduation Program
Santa Maria’s Federal University, RS, Brazil
EVALUATION OF SPORT BUILDINGS’S THERMAL
PERFORMANCE IN SANTA MARIA - RS
AUTHOR: MARISTELA GUARESCHI
THESIS ADVISOR: JOAQUIM CÉSAR PIZZUTTI DOS SANTOS
Date and place of presentation: Santa Maria, July 14
th
, 2008.
The sport activities get a healthy life, they warrant mental well-being and the
social meeting to people. The spaces to these activities must be suitable to them and
must offer minimum conditions of comfort to the users. Therefore, in this paper the
thermal performance of sport building from Santa Maria – RS is analysed, in order to
propose project recommendations aiming the adaptation to the temper climate. In
this research context, sport buildings are gymnasiums whose court is bound by walls;
in most cases, they have great volumetry and rectangular shape in plan. The
analysis’s emphasis is about the court room. The approach was by parsing of date
from the temperature measurement. Internal and external temperatures were
measured in four building types, regarded the most representative ones inside a total
of twenty edifices. The thermal performance verified in studied buildings shows that
great volume, higher values of thermal inertia and selective ventilation are the most
relevant characteristics towards a building’s positive performance in relation to the
local climate. This study’s contribution is to present informations about a type of
edifice that have been little explored concerning thermal performance.
Keywords: Thermal performance; Sport buildings.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Primeiros Jogos Olímpicos da Era Moderna ............................ 20
Figura 1.2 O ursinho Misha ........................................................................
21
Figura 2.1 Carta Bioclimática para países em desenvolvimento e suas
estratégias de condicionamento térmico .................................. 29
Figura 2.2 Zoneamento Bioclimático brasileiro para fins de edificação
(1995)........................................................................................ 30
Figura 2.3 Carta Bioclimática adaptada e suas estratégias de
condicionamento térmico ..........................................................
31
Figura 2.4 Zoneamento Bioclimático brasileiro (1999) .............................. 32
Figura 2.5 Ação dos ventos combinada ao efeito chaminé ....................... 39
Figura 2.6 Esquema explicativo da inércia térmica ................................... 45
Figura 2.7 Variação de temperaturas operativas internas aceitáveis em
espaços condicionados naturalmente ...................................... 49
Figura 3.1 Vistas internas de edificações do levantamento preliminar ….. 56
Figura 3.2 Vistas externas de edificações do levantamento preliminar .....
56
Figura 3.3 Localização dos equipamentos de medição no interior dos
ginásios .....................................................................................
59
Figura 4.1 Mapa político do Rio Grande do Sul e a localização
de Santa Maria ......................................................................... 61
Figura 4.2 Malha urbana de Santa Maria .................................................. 62
Figura 4.3 Mapa de Clima do Brasil (2002) ............................................... 62
Figura 4.4 Mapa de Unidades de Relevo do Brasil (2006) ........................ 63
Figura 4.5 Vistas externa e interna do Ginásio do Colégio Coração
de Maria ....................................................................................
64
Figura 4.6 Planta do Ginásio do Colégio Coração de Maria ......................
65
Figura 4.7 Vistas externa e interna do Ginásio da Escola Paulo de
Tarso .........................................................................................
66
Figura 4.8 Planta do Ginásio da Escola Paulo de Tarso ........................... 66
Figura 4.9 Vistas externa e interna do Ginásio do Colégio Santa
Catarina .................................................................................... 67
Figura 4.10 Planta do Ginásio do Colégio Santa Catarina .......................... 67
Figura 4.11 Vista externa do Ginásio do Colégio Santa Catarina com
destaque para mecanismos de exaustão e telhas translúcidas
da cobertura ..............................................................................
68
Figura 4.12 Vistas externa e interna do Ginásio SEST/SENAT .................. 69
Figura 4.13 Planta do Ginásio do SEST/SENAT ......................................... 69
Figura 4.14 Abertura de exaustão na cobertura do Ginásio SEST/SENAT..
70
Figura 5.1 Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio do
Colégio Coração de Maria ........................................................
73
Figura 5.2 Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio do
Colégio Coração de Maria ........................................................ 74
Figura 5.3 Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio da
Escola Paulo de Tarso ..............................................................
76
Figura 5.4 Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio da
Escola Paulo de Tarso ..............................................................
77
Figura 5.5 Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio do
Colégio Santa Catarina .............................................................
78
Figura 5.6 Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio do
Colégio Santa Catarina .............................................................
79
Figura 5.7 Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio
SEST/SENAT ........................................................................... 80
Figura 5.8 Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio
SEST/SENAT ...........................................................................
81
Figura 6.1 Variação de temperaturas internas e externas de verão e
inverno – Ginásio do Colégio Coração de Maria ...................... 84
Figura 6.2 Variação de temperaturas internas e externas de verão e
inverno – Ginásio da Escola Paulo de Tarso ............................
86
Figura 6.3 Variação de temperaturas internas e externas de verão e
inverno – Ginásio do Colégio Santa Catarina ...........................
88
Figura 6.4 Variação de temperaturas internas e externas de verão e
inverno – Ginásio SEST/SENAT .............................................. 90
Figura 6.5 Gráficos de Dia Médio do Período de Verão ............................ 92
Figura 6.6 Gráficos de Dia Médio do Período de Inverno ..........................
92
Figura 6.7 Valores de amplitude térmica diária externa e interna para os
períodos de verão e inverno ..................................................... 93
Figura 6.8 Redução da amplitude térmica x propriedades construtivas .... 100
Figura 6.9 (a) Capacidade térmica x redução de amplitude térmica
(b) índice de ventilação natural x redução de amplitude
térmica ...................................................................................... 101
Figura 6.10 Limites de conforto nas curvas de variação de temperatura do
Dia Médio de verão ...................................................................
104
Figura 6.11 Graus-hora de desconforto no interior das edificações –
Período de verão ...................................................................... 105
Figura 6.12 Limites de conforto nas curvas de variação de
temperatura do Dia Médio de inverno ......................................
106
Figura 6.13 Graus-hora de desconforto no interior das edificações –
Período de inverno ...................................................................
106
Figura 6.14 Graus-hora de desconforto exterior x interior –
Período de verão ......................................................................
107
Figura 6.15 Graus-hora de desconforto exterior x interior –
Período de inverno ...................................................................
108
LISTA DE QUADROS
Quadro 3.1 Edificações do levantamento preliminar ................................ 55
Quadro 3.2 Valores dos critérios de divisão das tipologias ...................... 58
Quadro 4.1 Características das Edificações Monitoradas ........................ 71
Quadro 6.1
Quadro-resumo da Avaliação Bioclimática ............................
91
Quadro 6.2
Quadro-resumo da Avaliação de Dia Médio ..........................
102
Quadro 6.3
Quadro-resumo da Avaliação dos Graus-Hora de
Desconforto ............................................................................
108
Quadro 6.4
Quadro comparativo do desempenho térmico dos
ginásios analisados ................................................................
109
LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1 Dados de Verão – Ginásio do Colégio Coração de Maria ..... 73
Tabela 5.2 Dados de Inverno – Ginásio do Colégio Coração de Maria ...
75
Tabela 5.3 Dados de Verão – Ginásio da Escola Paulo de Tarso ...........
76
Tabela 5.4 Dados de Inverno – Ginásio da Escola Paulo de Tarso ........ 77
Tabela 5.5 Dados de Verão – Ginásio do Colégio Santa Catarina ..........
78
Tabela 5.6 Dados de Inverno – Ginásio Colégio Santa Catarina............. 79
Tabela 5.7 Dados de Verão – Ginásio SEST/SENAT ..............................
81
Tabela 5.8 Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio
SEST/SENAT .........................................................................
82
Tabela 6.1 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Coração de Maria – Período de Verão ...
94
Tabela 6.2 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio da Escola Paulo de Tarso – Período de verão .........
94
Tabela 6.3 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Santa Catarina – Período de verão ........
95
Tabela 6.4 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio SEST/SENAT – Período de verão ............................
96
Tabela 6.5 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Coração de Maria – Período de inverno .
96
Tabela 6.6 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio da Escola Paulo de Tarso – Período de inverno ......
97
Tabela 6.7 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Santa Catarina – Período de inverno
98
Tabela 6.8 Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio SEST/SENAT – Período de inverno ......................... 99
LISTA DE APÊNDICES
APÊNDICE A −
Planilha de Edificações do Levantamento Preliminar .......
121
LISTA DE SIMBOLOS E ABREVIATURAS
Aa Área total da abertura
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
Ap Área total do compartimento
ASHRAE American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning
Engineers, Inc.
COI Comitê Olímpico Internacional
e Espessura de material sólido homogêneo
DNOS Departamento Nacional de Obras e Saneamento
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IVN Índice de ventilação natural
J Joule
K Graus Kelvin
m² Metro quadrado
m³ Metro cúbico
NBR Norma brasileira
PIB Produto interno bruto
R Resistência térmica
Raa Coeficiente de redução de área de abertura
RC1 Resistência térmica da camada 1
RC2 Resistência térmica da camada 2
Rda Coeficiente de redução por atrito
Rmd Coeficiente de redução por mudança de direção
RSe Resistência térmica superficial externa
RSi Resistência térmica superficial interna
RT Resistência térmica total
Temp. Temperatura
UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul
UFSM Universidade Federal de Santa Maria
α Absortância térmica
λ Coeficiente de condutividade
ρ Refletância térmica
µ
Coeficiente de amortecimento
ºC
Graus Célsius
SUMÁRIO
RESUMO ............................................................................................................. 6
ABSTRACT ......................................................................................................... 7
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................... 8
LISTA DE QUADROS ......................................................................................... 11
LISTA DE TABELAS ...........................................................................................
12
LISTA DE ANEXOS ............................................................................................ 14
LISTA DE SÍMBOLOS E ABREVIATURAS ....................................................... 15
1. INTRODUÇÃO .................................................................................................
20
1.1 Objetivos .......................................................................................................
23
1.1.1 Objetivo Geral ............................................................................................. 23
1.1.2. Objetivos Específicos .................................................................................
23
1.2 Estrutura do Trabalho ................................................................................. 24
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 25
2.1. Conforto Térmico ........................................................................................
25
2.1.1. Conforto Térmico no Brasil ........................................................................ 26
2.2. Arquitetura Bioclimática ............................................................................ 27
2.2.1. Zoneamento Bioclimático Brasileiro ...........................................................
29
2.3. Clima ............................................................................................................ 32
2.3.1. Climas Urbanos e as Ilhas de Calor .......................................................... 32
2.3.2. Climas Temperados ...................................................................................
33
2.4. Variáveis Ambientais ..................................................................................
33
2.4.1. Temperatura .............................................................................................. 34
2.4.2. Insolação ....................................................................................................
35
2.4.3. Umidade .....................................................................................................
36
2.4.4. Ventilação .................................................................................................. 36
2.4.4.1 Ventos .....................................................................................................
39
2.4.4.2 IVN: Índice de Ventilação Natural ........................................................... 39
2.5. Variáveis Arquitetônicas ............................................................................ 41
2.5.1. Resistência Térmica .................................................................................. 42
2.5.2. Inércia Térmica .......................................................................................... 43
2.5.3. Absortância e Refletância .......................................................................... 44
2.6. Normalização ...............................................................................................
45
2.7. Análise de Desempenho Térmico ............................................................. 48
3. METODOLOGIA ..............................................................................................
53
3.1. Primeira Fase: levantamento preliminar ...................................................
53
3.2. Segunda Fase: definição das edificações para monitoramento ............ 56
3.3. Terceira Fase: monitoramento das temperaturas ................................... 58
3.3.1. Equipamentos ............................................................................................ 58
3.3.2. Período de Monitoramento ........................................................................ 59
3.4. Quarta Fase: análise dos resultados ........................................................ 60
4. OBJETO DE ESTUDO .................................................................................... 61
4.1. Caracterização Climática de Santa Maria ................................................. 61
4.2. Descrição da Edificações Analisadas .......................................................
63
4.2.1. Ginásio do Colégio Coração de Maria ....................................................... 64
4.2.2. Ginásio da Escola Paulo de Tarso .............................................................
65
4.2.3. Ginásio do Colégio Santa Catarina ............................................................
66
4.2.4. Ginásio SEST/SENAT................................................................................ 68
5. RESULTADOS ................................................................................................ 72
5.1. Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado ..............................................
73
5.2. Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado .............................................
75
5.3. Ginásio de Menor Volume Ventilado .........................................................
77
5.4. Ginásio de Maior Volume Ventilado ..........................................................
80
6. ANÁLISE DE RESULTADOS ......................................................................... 83
6.1. Avaliação Bioclimática ............................................................................... 83
6.1.1. Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado ............................................... 84
6.1.2. Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado .............................................. 86
6.1.3. Ginásio de Menor Volume Ventilado ......................................................... 87
6.1.4. Ginásio de Maior Volume Ventilado ...........................................................
89
6.2. Avaliação do Dia Médio ..............................................................................
91
6.2.1. Redução da Amplitude Térmica no Dia Médio .......................................... 100
6.3. Avaliação dos Graus-hora de Desconforto .............................................. 102
6.3.1. Limites de Conforto no Dia Médio ..............................................................
103
7. CONCLUSÕES ................................................................................................
111
7.1. Sugestão para Trabalhos Futuros .............................................................
114
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 115
1 INTRODUÇÃO
A prática esportiva pode ser associada à humanidade há aproximadamente
quatro mil anos, já que o registro mais antigo remonta a um mural datado de 1850
a.C. com ilustrações alusivas a movimentos de luta, na Necrópole de Beni–Hassan
no Egito. “O esporte sempre acompanhou o homem. A necessidade fez com que ele
praticasse natação, arco e flecha, luta e outros” (DUARTE, 2000, p. 22).
As competições esportivas já aconteciam com regularidade na Grécia há
cerca de três mil anos, onde, por conseguinte, deu-se a primeira edição dos Jogos
Olímpicos, em 776 a.C.
“Os jogos tinham significado religioso, já que os atletas competiam em
honra de Zeus, o principal deus dos gregos. Havia também orientação
política: as cidades gregas interrompiam as guerras entre si, durante as
disputas.” (TURCO, 2006, p. 2)
Após a proibição dos Jogos Olímpicos, tidos como ritual pagão pelo
imperador Teodósio na Roma cristã em 393 d.C. as competições esportivas de que
se tem notícia na Idade Média resumiram-se a esgrima e torneios de cavalaria.
Figura 1.1 - Primeiros Jogos Olímpicos da Era Moderna
Fonte: (MEMÓRIA OLÍMPICA)
Os jogos olímpicos só voltaram a ser realizados em 1896, depois do
congresso esportivo de Paris e da criação do Comitê Olímpico Internacional (COI);
21
feitos que se devem, principalmente, ao barão de Coubertin (primeiro presidente do
COI), educador francês que foi bastante influenciado pelas idéias do pedagogo
inglês Thomas Arnold, “para quem a prática regular do esporte devia fazer parte da
educação dos jovens” (TURCO, 2006, p. 3-4). Uma imagem dos primeiros jogos
olímpicos da era moderna pode ser vista na figura 1.1.
Desde então o esporte vem sendo um meio de aproximação e congregação
entre os povos de diferentes raças, religiões e regimes políticos. Sua
representatividade pode ser medida pelos fatos ocorridos no cenário esportivo que
marcaram para sempre a história da humanidade: como as 4 medalhas de ouro
conquistadas pelo atleta negro norte-americano Jesse Owens nas Olimpíadas da
Berlim de Adolf Hitler; o ataque terrorista à Vila Olímpica de Munique em 1972; e a
popularização do ursinho Misha (figura 1.2), o mascote da edição dos jogos
olímpicos de 1980 em Moscou (TURCO, 2006, p. 5-7).
Figura 1.2 - O ursinho Misha.
Fonte: (MOTTA, 2007)
“Cada vez mais a atividade física está presente no nosso dia-a-dia, seja como
lazer, esporte recreativo, ou de competição”, favorecendo, principalmente, o corpo,
pois “promove uma melhor condição orgânica no indivíduo, permitindo uma forma de
vida mais saudável” (CARTILHA OLIMPISMO); além de proporcionar bem-estar
mental e integração social.
Em função dessa série de benefícios, espera-se que os espaços que sediam
a prática do esporte estejam aptos para tal, apresentando um funcionamento
22
adequado às atividades realizadas e garantindo condições mínimas de conforto aos
usuários, sendo que conforto ambiental é definido por EGAN (1975 apud
MALHEIROS, 2005, p. 10-11) como a:
“combinação de aspectos fisiológicos (visuais, higiênicos, acústicos,
térmicos), psicológicos (de reconhecimento, adaptação), funcionais
(atividades, permanência, convivência) e dimensionais (espaços para as
atividades, antropometria) que atuam em conjunto, nos espaços
artificialmente construídos para uso humano e que transmitem
momentaneamente uma ‘sensação’ agradável aos usuários desses
espaços.”
A adaptação do ser humano a um ambiente é um processo complexo que
depende de todos esses fatores, além dos padrões sócio-culturais próprios de cada
indivíduo, de maneira que a realização de uma análise global, sob o ponto de vista
técnico, mostra-se bastante difícil conforme AROZTEGUI (1990, p. 121) menciona
em:
“Lãs variables que determinam el desempeno térmico de uma vivienda son
innumerables y cualquier modelización globalizadota incluye excesivas
para ser operativo.”
Sendo assim, este trabalho aborda edificações desportivas analisadas quanto
ao desempenho térmico. No contexto desta pesquisa, entende-se que Edificações
Desportivas correspondem a ginásios onde o ambiente da quadra é delimitado por
paredes, constituindo um edifício de grande volume com formato retangular em
planta. A ênfase da análise será voltada ao compartimento da quadra.
FANGER (1973) afirma que a sensação térmica em determinado ambiente é
influenciada por variáveis fisiológicas (metabolismo) e ambientais (temperatura do
ar, temperatura radiante, umidade relativa, velocidade do fluxo de ar, radiação solar).
Assim, no presente trabalho a avaliação se volta às variáveis ambientais, de maneira
que não serão medidas as condições de conforto dos usuários nos espaços em
questão e, sim, será analisado o comportamento térmico do espaço interno das
quadras esportivas frente às variações do clima de Santa Maria, em função das
características construtivas dos edifícios.
A cidade de Santa Maria está situada na Depressão Central Gaúcha e
apresenta clima temperado mesotérmico brando super úmido, com temperaturas
médias entre 10º e 15ºC.
23
Com uma configuração climática bastante diferente do resto do território
brasileiro, Santa Maria e todo o estado do Rio Grande do Sul apresentam condições
críticas de clima tanto no verão quanto no inverno. Dificultando, assim, que os
edifícios apresentem boas condições de conforto térmico unicamente por meios
naturais, já que características que favorecem o conforto da edificação na estação
quente se mostram impróprias na estação fria e vice-e-versa. (TURIK, 1990, p. 109)
Diante de uma notável lacuna de estudos acerca de edifícios voltados a
prática esportiva, a contribuição deste trabalho dá-se em função de que os
resultados obtidos com a análise do desempenho térmico das tipologias permitem
estabelecer recomendações de projeto, a partir das quais será possível executar
edificações desportivas cujo comportamento térmico seja adequado ao clima da
região estudada. Estes parâmetros poderão ser empregados tanto nos projetos de
ginásios na cidade de Santa Maria quanto em edifícios a serem executados em
locais que apresentam condições climáticas semelhantes.
1.1 Objetivos
1.1.1 Objetivo Geral
Analisar o desempenho térmico apresentado por edificações desportivas na
cidade de Santa Maria – RS, relacionando aspectos projetuais, construtivos e
climáticos, a fim de propor recomendações de projeto para este tipo de edificação
que resultem em melhores condições térmicas internas.
1.1.2 Objetivos Específicos
• Realizar a Avaliação Bioclimática das edificações a fim de analisar a
adequação das mesmas ao clima em questão;
24
• Realizar a Avaliação de Dia Médio a fim de analisar a adequação das
edificações aos períodos de verão e inverno;
• Determinar o número de graus-hora de desconforto em cada edificação
empregando o método alternativo da ASHRAE (2004) a fim de relacionar o
desempenho térmico com as condições de conforto nas edificações.
1.2 Estrutura do Trabalho
A dissertação foi estruturada em sete capítulos, sendo que o capítulo I traz a
introdução do trabalho, na qual se discorre acerca das edificações desportivas e da
relevância do tema, bem como são apresentados os objetivos da pesquisa.
O capítulo II consiste na revisão bibliográfica que aborda noções sobre
conforto e clima, as variáveis que influenciam o comportamento térmico das
edificações, a normalização pertinente e uma breve revisão sobre os métodos de
análise de desempenho térmico.
No capítulo III define-se a metodologia empregada na realização do trabalho,
especificando os procedimentos, materiais e equipamentos utilizados em cada etapa
da pesquisa.
O capítulo IV trata do objeto de estudo, abordando as características do
município de Santa Maria e a apresentação e descrição física das edificações
analisadas.
No capítulo V são expostos os resultados obtidos com o monitoramento,
através de gráficos, tabelas e a descrição dos mesmos.
O capitulo VI traz a análise dos resultados, onde se dá a avaliação
bioclimática das tipologias monitoradas relacionando as características construtivas
e projetuais com o clima da região em estudo.
No capítulo VII são apresentadas as conclusões da dissertação, baseadas na
análise dos resultados, além de sugestões para trabalhos futuros.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Conforto Térmico
O conforto térmico se mostra como uma necessidade do ser humano, que
sempre buscou, mesmo que por intuito, um abrigo que garantisse proteção contra as
intempéries e condições desfavoráveis do clima. De acordo com a ASHRAE (1993,
apud LAMBERTS, DUTRA, PEREIRA, 1997, p. 41), conforto térmico pode ser
definido como:
“um estado de espírito que reflete a satisfação com o ambiente térmico que
envolve a pessoa. Se o balanço de todas as trocas de calor a que está
submetido o corpo for nulo e a temperatura da pele e suor estiverem dentro
de certos limites, pode-se dizer que o homem sente conforto térmico.”
FANGER (1973, p. 14) complementa afirmando que o rendimento intelectual,
manual e perceptivo da pessoa é mais elevado se a mesma estiver em conforto
térmico.
Ao longo da história, registros mostram que a arquitetura vernacular primava
pela utilização das condições favoráveis do clima externo e pela proteção quando o
mesmo apresentava características indesejáveis, de maneira a promover “com baixo
recurso energético o nível de conforto dos ocupantes apropriado ao clima regional”,
conforme observam SILVA e KINSEL (2007, p. 125). Estes autores exemplificam a
boa resposta ao ambiente natural mencionando as construções de alta massa
térmica da cultura ashanti em Gana, bem como no Oriente Médio, onde além de
elevada inércia as edificações apresentam aberturas de pequenas dimensões a fim
de oferecer proteção contra a intensa radiação solar. Referem-se, também, aos iglus
de forma curva e sem janelas para dificultar as trocas térmicas e manter o
aquecimento do ambiente interno.
SCHLEE (2001, p. 23) cita a arquitetura indígena brasileira, destacando a boa
inserção da mesma ao clima, à topografia e à paisagem natural; ressaltando, ainda,
que:
25
“... as casas respondiam, de maneira satisfatória, a todas as necessidades
de seus moradores. A palha espessa protegia o interior da chuva, do vento
e, sobretudo, do sol. Quando fazia frio, era aquecida pelo calor das
fogueiras. No calor excessivo, bastava afastar as folhas de broto de babaçu
e deixar que a corrente de ar refrescasse o ambiente. Para o índio das
regiões tropicais do Brasil, o importante era o isolamento do calor do sol,
por isso optaram por uma construção fechada, com apenas duas pequenas
aberturas que servem de portas. Uma arquitetura construída, testada e
vivenciada ao longo de centenas de anos...”
No entanto, com a Revolução Industrial e o desenvolvimento de novas
tecnologias e materiais na construção civil, teve início um processo de
desvalorização gradual da preocupação em adaptar as edificações ao clima, onde a
grande variedade de materiais acarretou, muitas vezes, na aplicação inadequada
dos mesmos em relação ao conforto térmico. (SOUZA, 1990)
HOUGH (1998, apud DUARTE, SERRA, 2003, p. 8) menciona que o
condicionamento artificial tornou possível maior controle das condições climáticas
internas dos edifícios, assim, estas passaram a depender quase que exclusivamente
de sistemas mecânicos. RHEINGANTZ (2001, p. 39) inclusive declara que:
“A função climática do abrigo se dilui com os ajustes das formas
arquitetônicas às novas máquinas... A qualidade do abrigo independe cada
vez mais das relações entre cultura e geografia e as condições de conforto
passam a ser garantidas por meio da tecnologia – a ponto de levar o
homem a colocar-se na posição de ‘criar’ a totalidade do mundo em que
vive.”
Uma etapa importante na história da arquitetura, representando um passo
rumo ao retorno da relevância do clima como um determinante de projeto, se dá
através da obra de Le Corbusier e seu invento: o brise-soleil, “que pode ser
considerado como magistral, uma das poucas inovações estruturais criadas neste
século para o controle ambiental.” (MASCARÓ, 1979, p. 80)
Porém, o envolvimento tecnológico experimentado a partir da II Guerra
Mundial deu continuidade à tendência do controle total das condições ambientais
através dos meios mecânicos; só, então, com a crise do petróleo dos anos 70 e 80
foi evidenciada a fragilidade do modelo até então adotado e...
“...neste contexto que o conforto ambiental surge como um novo e
promissor campo de estudos com o objetivo de estudar a vinculação entre
arquitetura e clima, motivado pela necessidade de controlar o desperdício
de energia provocado pela arquitetura globalizada e seus monumentos de
irracionalidade.” (RHEINGANTZ, 2001, p. 40)
26
2.1.1 Conforto Térmico no Brasil
Em se tratando do conforto térmico das edificações no Brasil, pode-se afirmar
que a arquitetura indígena mostrava-se bastante adaptada ao meio conforme já
citado por SCHLEE (2001), e confirmado por BITTENCOURT (1988, p. 17) ao expor
que as habitações indígenas visavam principalmente oferecer abrigo noturno e
caracterizando-se pelo isolamento térmico que atenuava o calor proveniente do sol
durante o dia e mantinha o ambiente mais aquecido que o exterior no período da
noite.
Ao longo do período colonial as construções, em geral, apresentavam alta
resistência térmica devido à maior espessura das paredes, ausência de
fechamentos transparentes e da prevalência dos cheios sobre os vazios. Também
podem ser destacados alguns elementos arquitetônicos como alpendres, urupemas,
muxarabis, grandes beirais, entre outros, que foram empiricamente utilizados na
busca de melhores condições de conforto e adaptação às diferentes regiões
brasileiras.
Porém, com a chegada da Família Real em 1808 passaram a ser utilizados
elementos industrializados como vidro, calhas e dutos e as edificações coloniais
incorporaram platibandas, frontões, pilastras e capitéis de forma que a adequação
da construção ao clima tropical foi abandonada em detrimento do estilo europeu e,
apenas a partir de 1930 que a Escola Carioca propô-se a expressar a identidade
nacional, através principalmente da retomada das condições climáticas como
condicionantes de projeto. (SCHLEE, 2001)
No entanto, os edifícios foram perdendo qualidade (espacial, material e
tecnológica) ao longo do tempo, de modo que, apesar da crise energética da década
de 70, prédios totalmente inadequados ao clima vem crescendo em número nos
centros urbanos atualmente.
27
2.2 Arquitetura Bioclimática
A arquitetura bioclimática pode ser representada pelas edificações que
proporcionam conforto aos usuários, utilizando-se dos recursos naturais, elementos
arquitetônicos e tecnologias construtivas, com baixo dispêndio de energia. Para
realização da mesma o conhecimento do clima mostra-se imprescindível, conforme
mencionado em MASCARÓ e MASCARÓ (1992, p. 34):
“A solução dos espaços habitáveis não será mais um problema fechado em
si mesmo, mas deverá analisar também o modo e a quantidade das
manifestações climáticas circundantes. Delas terá que se proteger ou tirar
vantagens, explorando-as, por outro lado, da melhor maneira possível para
obter o máximo conforto com o mínimo consumo de energia possível”.
Os mesmos autores ainda afirmam que é importante “registrar as
características climáticas, definindo-as em termos de requisitos, e elaborar um
repertório de soluções técnicas articuladas de modo a satisfazer esses requisitos”
(p.24). O nível de adequação ao clima das tipologias em estudo neste trabalho vem
a contribuir para a criação desse repertório de soluções técnicas especificamente
para o clima temperado mesotérmico (ou para a Zona 2, de acordo com o
Zoneamento Bioclimático Brasileiro).
GOULART, LAMBERTS e FIRMINO (1997) ressaltam que algumas diretrizes
e métodos para realização de projetos bioclimáticos advém das Cartas Bioclimáticas,
definidas como documentos que
“...associam informações sobre a zona de conforto térmico, o
comportamento climático do local e as estratégias de projeto indicadas
para cada período do ano. As estratégias indicadas pela carta podem ser
naturais (sistemas passivos) ou artificiais (sistemas ativos).” (GOULART,
LAMBERTS e FIRMINO, 1997, p. 9)
e apontam a carta bioclimática apresentada por GIVONI (1992) para países em
desenvolvimento, na qual os limites máximos de conforto foram expandidos, como a
mais adequada para uso em relação ao clima do Brasil. A carta juntamente com as
respectivas estratégias está representada na figura 2.1.
28
A – Sistema artificial de aquecimento F – Massa térmica de refrigeração
B + C – Aquecim. solar da edificação G – Sistema artificial de refrigeração
C – Massa térmica para aquecimento H – Resfriamento evaporativo
D – Conforto térmico I – Umidificação do ar
E – Ventilação
Figura 2.1 - Carta Bioclimática para países em desenvolvimento e suas
estratégias de condicionamento térmico
Fonte: (RORIZ, GHISI e LAMBERTS, 1999)
Nesta nova versão para a Building Bioclimatic Chart, Givoni considera os
efeitos da aclimatação apresentada por habitantes de países quentes, de forma que
não são previstas estratégias de aquecimento, e as propostas para resfriamento
incluem ventilação diurna, resfriamento convectivo noturno e resfriamento
evaporativo direto e indireto.
29
2.2.1 Zoneamento Bioclimático Brasileiro
O Zoneamento Bioclimático Brasileiro foi exposto primeiramente por SILVA,
SATTLER e LAMBERTS (1995) com o propósito de apresentar estratégias para as
diferentes configurações climáticas do território brasileiro e, assim, oferecer
parâmetros para elaboração de uma norma de desempenho térmico. Para a
realização do mesmo foram empregadas as normais climatológicas de 204 cidades
aplicadas à carta de Givoni já mencionada, de forma que a divisão estabelecida foi
composta por 13 zonas, que podem ser vistas na figura 2.2, nas quais as cidades
foram agrupadas por afinidade de condições ambientais.
Figura 2.2 - Zoneamento Bioclimático brasileiro para fins de edificação (1995)
Fonte: (SILVA, SATTLER e LAMBERTS, 1995, p. 165)
30
Já RORIZ, GHISI e LAMBERTS (1999) sugerem algumas adaptações ao
desenho da carta de Givoni por considerar que a mesma não representa
adequadamente a realidade climática brasileira. Dentre as alterações propostas
destaca-se a distinção dos tipos de ventilação em permanente e seletiva (noturna); e
a divisão da zona de conforto em duas partes, considerando diferentes valores de
umidade relativa, dando origem, assim a Carta Bioclimática e as estratégias
apresentadas na figura 2.3.
A – Sistema artificial de aquecimento F – Desumidificação
B – Aquecimento solar da edificação G + H – Resfriamento evaporativo
C – Massa térmica para aquecimento H + I – Massa térmica de refrigeração
D – Conforto térmico (baixa umidade) I + J – Ventilação
E – Conforto térmico K – Sistema artificial de refrigeração
L – Umidificação do ar
Figura 2.3 - Carta Bioclimática adaptada e suas estratégias de
condicionamento térmico
Fonte: (RORIZ, GHISI e LAMBERTS, 1999)
31
Estas alterações resultaram em um novo zoneamento bioclimático, que divide
o país em 8 zonas relativamente homogêneas quanto ao clima e distribuídas
geograficamente conforme representado na figura 2.4:
Figura 2.4 - Zoneamento Bioclimático brasileiro (1999)
Fonte: (NBR 15220-3, 2005)
A ABNT adotou o zoneamento apresentado em 1999 na composição da NBR
15220-3 de 2005, estabelecendo diretrizes construtivas para cada zona. A cidade de
Santa Maria enquadra-se na zona bioclimática 2 e as diretrizes previstas para tal
serão apresentadas no item 2.6.
32
2.3 Clima
Conhecer as características do lugar em que se projeta é de fundamental
importância para uma boa resposta arquitetônica, e a noção do clima local mostra-se
como um importante condicionante a ser considerado na elaboração de projetos.
BITTENCOURT (1988, p. 16) comenta sobre a importância que Vitrúvio
creditava ao clima em relação à arquitetura. O arquiteto romano, autor de um dos
mais importantes tratados de arquitetura, afirmava que:
“Os edifícios estarão bem adequados se, desde o princípio, se tem em
conta o clima do lugar em que se constrói, porque não há dúvida de que
devem ser distintos os edifícios que se fazem no Egito dos que se fazem
em Roma”. (GHISI et al, 2005)
Sendo assim, o ambiente construído deve ser concebido de maneira a
aproveitar os benefícios do clima e se proteger do seu rigor, buscando o melhor
emprego dos recursos naturais e a valorização do lugar.
2.3.1 Climas Urbanos e as Ilhas de Calor
FROTA e SCHIFFER (1995, p. 65) discorrem acerca do clima urbano,
mencionando as diferenças de condições climáticas apresentadas pelo mesmo em
relação ao macroclima regional. Essas modificações climáticas são conseqüência do
nível de urbanização das cidades, e estão vinculadas diretamente com a densidade
da massa construída e as propriedades dos materiais que a compõe, as atividades
de produção e o fluxo de veículos, resultando em Ilhas de Calor.
De acordo com OKE (1982, apud ASSIS, FRANCISCO, 2006, p. 66) a ilha de
calor urbana “é o aumento da temperatura do ar nas áreas mais densas, fenômeno
observado principalmente durante o período noturno”. Ainda, segundo ASSIS e
FRANCISCO (2006, p. 66), o fenômeno ocorre porque as condições das cidades
“acabam provocando a redução das perdas térmicas por resfriamento evaporativo e
33
convectivo, aumentando o fluxo térmico de calor sensível e favorecendo o estoque
de calor nas estruturas urbanas”.
Em função dos ginásios estudados situarem-se na zona urbana, a
interferência das ilhas de calor e a possibilidade de diferenças nas temperaturas
externas medidas deve ser levada em conta.
2.3.2 Climas Temperados
Os climas temperados apresentam grande amplitude de temperatura anual,
com estações claramente definidas e certo rigor climático em ambos os períodos de
verão e de inverno.
MENDONÇA e ASSIS (2003) apontam as dificuldades de aplicação de
estratégias bioclimáticas que possam satisfazer as distintas necessidades de
conforto ao longo de todo o ano, e principalmente não acarretar em efeitos
paradoxais, ou seja, onde o conforto em determinado período venha a comprometer
a qualidade de uso do mesmo espaço no período seguinte.
Deste modo, FROTA e SCHIFFER (1995, p. 74) prevêem que:
“Nas localidades onde tanto o calor como o frio apresentam certo rigor,
devem-se visar alternativas que permitam ora a ventilação cruzada e
intensa, ora a possibilidade de fechamento hermético das aberturas para
barrar eventuais ventos frios.”
2.4 Variáveis Ambientais
Tem-se em MASCARÓ (1992, p.46) que no início do século o nível de
conforto térmico estava apenas relacionado à temperatura do ambiente em questão;
hoje já sabemos que o conforto depende principalmente da temperatura, mas
também da umidade e da velocidade do ar, além da temperatura radiante das
superfícies próximas.
RUAS (1999, p.29) divide as variáveis que interferem no conforto térmico em
variáveis de natureza ambiental (temperatura do ar, temperatura radiante média,
34
velocidade do ar e umidade relativa do ar ambiente) e variáveis de natureza pessoal
(tipo de vestimenta e tipo de atividade física executada pelo usuário). Como este
trabalho visa analisar o desempenho térmico das edificações e não seus níveis de
conforto, serão abordadas apenas as variáveis de natureza ambiental.
2.4.1 Temperatura
A temperatura do ar é a variável mais comumente relacionada ao conforto
térmico, sendo que a sensação de conforto depende grandemente da mesma, ou
seja, depende da perda ou ganho de calor do corpo (decorrente do diferencial de
temperatura entre a pele e o ar), complementada pelos efeitos dos demais
mecanismos reguladores.
De acordo com COSTA (2003, p.18) a temperatura “é o conceito físico que
nos permite medir o estado térmico de um sistema, estabelecendo a sua maior ou
menor capacidade de transmitir calor”. Essa transmissão de calor pode ser por
condução, convecção ou radiação.
A condução ocorre quando a passagem de calor dá-se pelo movimento das
moléculas dos corpos; o fluxo térmico é diretamente proporcional à superfície dos
corpos em contato e à diferença de temperatura.
Já a convecção é a passagem de calor em função do movimento das
partículas, decorrente da diferença de pressão ocasionada pelo gradiente de
temperatura; está diretamente relacionada ao movimento do fluido transmissor e à
diferença de temperatura.
E a radiação consiste na emissão de energia calorífica sob a forma de
radiações semelhantes à luz. A transmissão de calor por radiação depende do
gradiente de temperatura, das dimensões, forma, disposição e natureza das
superfícies radiante e irradiada.
A temperatura do ar é a resultante de um balanço energético onde atuam a
radiação solar incidente e o coeficiente de absorção da superfície receptora; a
condutividade e a capacidade térmica do solo, que determinam a transmissão de
calor por condução; e as perdas por evaporação, convecção e radiação (GHISI et al
(2005, p.22).
35
Também é interessante destacar o conceito de temperatura operativa, apresentado
por MERCADO e ESTEVES (2006, p. 336) como a combinação entre a temperatura
do ar e a temperatura radiante média; ou seja, a temperatura operativa resume as
perdas ou ganhos de calor em um corpo, desiguais por todos os lados, a uma
temperatura homogênea fictícia.
2.4.2 Insolação
A insolação é responsável por grande parte dos ganhos de calor do edifício,
influenciando as temperaturas internas e externas. WEBER (2005, p. 11) a descreve
como:
“... um fator de grande importância na definição do projeto arquitetônico,
pois influencia diversas decisões, tais como orientação de fachadas e
aberturas, tipos de fechamentos transparentes e principalmente as
proteções solares.”
A intensidade de radiação solar máxima na superfície terrestre é de
aproximadamente 1000 W/m², sendo que parte atinge a mesma de forma direta, e
parte de forma difusa, ao ser dispersada pela atmosfera, refletida pelas nuvens, etc.
(SZOKOLAY, 1983, p.10).
Segundo LECHNER (1991) a quantidade e a composição da radiação solar
que atinge a camada externa da atmosfera são praticamente invariáveis, porém
quando a mesma chega à terra, sofre variações decorrentes da constituição da
atmosfera e dos diferentes ângulos gerados pelo movimento do Sol, implicando na
variação de intensidades ao longo do globo terrestre.
Nos pontos de maior latitude tem-se um intervalo de valores de radiação mais
amplo para as diferentes orientações, de maneira que ocorram variações
significativas na quantidade de insolação recebida por fachadas de orientações
distintas, conforme ressalta MASCARÓ (1992, p. 40). Observa-se que a orientação
solar assume importância ainda maior para edificações localizadas no município de
Santa Maria e cercanias, por situarem-se aproximadamente entre as latitudes
29º39’53’’ a 29º43’56’’ Sul.
36
2.4.3 Umidade
A umidade do ar resulta da evaporação da água (de fontes como mares, rios
e lagos) e da evapotranspiração dos vegetais, sendo também influenciada pelo
regime de chuvas (FROTA e SCHIFFER, 1995, p. 62). LAMBERTS, DUTRA e
PEREIRA (1997) a apontam como a variável climática mais estável ao longo do dia.
A umidade absoluta corresponde ao peso de vapor de água contido em cada
metro cúbico de ar; como esta quantidade é limitada (dependendo da pressão de
saturação do vapor), diz-se que o ar está saturado quando o mesmo contiver o peso
máximo de umidade compatível com sua temperatura.
Já a relação estabelecida entre a quantidade de vapor de água existente no
ar, e a quantidade que o mesmo conteria caso estivesse saturado representa a
umidade relativa do ar. (COSTA, 1982, p. 47)
GHISI et al (2005, p.24) descreve a influência desta variável em vales,
situação esta que pode ser aplicada à cidade de Santa Maria, cuja área faz parte da
Depressão Central Gaúcha, bastante próxima aos Patamares da Borda Oriental da
Bacia do Rio Paraná:
“A umidade relativa de mesoclimas podem ser caracterizadas pela
topografia, como no caso de vales. As encostas protegem a área do vento,
de forma que a umidade dentro do vale se torna alta. Esta alta umidade
realça a sensação térmica, razão pela qual os climas de vale são
considerados frios no inverno e quentes e abafados no verão.”
2.4.4 Ventilação
A ventilação consiste no processo de renovar o ar de um compartimento; sua
principal função é fornecer o volume de ar necessário à respiração ao diluir a
concentração de poluentes e restabelecer os níveis de oxigênio. Age, também,
melhorando as condições térmicas por influenciar a temperatura e a umidade de um
ambiente através da transmissão por convecção, na qual o fluxo de ar pode retirar
ou ceder calor aos elementos que compõem o ambiente em questão. (COSTA,
2003)
37
Outra função da ventilação relacionada ao conforto térmico é o resfriamento
provocado pela mesma quando em ação direta sobre o corpo humano, por acelerar
as trocas térmicas na superfície da pele, aumentando a evaporação do suor,
conforme mencionado por SCIGLIANO e HOLLO( 2001, p.14):
“O ser humano sente frescor frente à corrente de ar de um ventilador,
aliviando assim sua sensação de calor. A ventilação, seja ela mecânica ou
natural, aumenta a evaporação do suor e o efeito de condução,
aumentando o processo de transferência de calor da pessoa para o
ambiente. Quando o ar se desloca sobre a pele de uma pessoa, devido ao
aumento desta evaporação, ela tem a sensação de que a temperatura do
ambiente é mais baixa do que na realidade é.”
COSTA (2003, p. 108-109) classifica a ventilação em natural (ou espontânea)
e artificial (ou forçada). Definindo a ventilação natural como:
“...aquela que se verifica em virtude das diferenças de pressões naturais
(originadas pelos ventos e gradientes de temperatura), existentes através
das superfícies que limitam o ambiente considerado.
Com efeito, no interior das habitações, a temperatura do ar varia de local
para local de tal forma que a variação de densidade do mesmo cria
diferenças de pressão, que se escalonam no sentido vertical. Da mesma
forma a ação dos ventos provoca um escalonamento de pressão no sentido
horizontal.”
O mesmo autor prevê que os efeitos da ventilação podem ser intensificados
por meio da correta disposição das aberturas, tanto pelo aproveitamento da ação
dos ventos com a inserção de esquadrias que permitam o direcionamento dos
mesmos para o interior do recinto; quanto pela distribuição de portas e janelas em
paredes opostas, de forma que o volume de ar atinja todo o ambiente; ou ainda, pela
diferença de altura que favorece o movimento convectivo, valendo-se do gradiente
de pressão no sentido vertical.
Pode-se afirmar que ao fazer uso da diferença de nível das aberturas, a
intensidade da ventilação aumenta proporcionalmente à cota vertical entre as
mesmas, ficando claramente configuradas a entrada e a saída do fluxo. A isto
denomina-se efeito chaminé, bastante comum em edifícios fabris pelo emprego de
lanternins e assemelhados. A figura 2.5 representa esquematicamente como se dá a
ventilação de um compartimento pela combinação da ação dos ventos com o efeito
chaminé.
38
Figura 2.5 – Ação dos ventos combinada ao efeito chaminé
Fonte: (MACINTYRE, 2005, p. 39)
SILVA e KINSEL (2007, p. 132) ao comentar as estratégias previstas pelas
cartas bioclimáticas definem a ventilação como:
“... a estratégia de maior eficácia para o condicionamento das edificações
durante o verão. Isso ocorre porque a temperatura e a umidade são
dissipadas com a movimentação do ar. Essa requer atenção para que o ar
utilizado para ventilar seja de temperatura inferior ao contido nos
ambientes. Em geral, esse processo é mais efetivo durante a noite.”
No que concerne aos climas temperados e a ventilação, RIVERO (1985)
destaca mais uma ambigüidade relativa a este tipo de clima, ao informar que:
“Para o arquiteto, a situação mais complexa se dá nas zonas temperadas,
que têm um período frio e outro quente. A arquitetura deve adaptar-se às
necessidades diferentes originando o que chamaremos ventilação de
inverno, onde a única preocupação são as exigências higiênicas, e a
ventilação de verão, que deverá satisfazer tanto às higiênicas quanto às
térmicas. Esta dupla condição vai se refletir na localização, área e forma de
abrir dos dispositivos, de maneira que no inverno o fluxo se desloque pela
zona superior, para evitar o efeito direto sobre as pessoas, enquanto que
no verão a massa de ar se movimentará por todo o espaço...”
39
2.4.4.1 Ventos
De acordo com GHISI et al (2005, p. 24) a distribuição dos ventos no globo se
dá em função das diferenças de intensidade de radiação solar apresentadas entre
latitudes altas e baixas. Já FROTA e SCHIFFER (1995, p. 62) complementam
afirmando que além do gradiente de temperatura no globo, o aquecimento e
esfriamento das terras e mares e o movimento de rotação da Terra também são
determinantes das direções e características dos ventos.
O movimento de ar também sofre influência da altitude, topografia e
rugosidade do terreno. Regiões de topografia acidentada podem alterar a direção do
vento ou então canalizá-lo, aumentando sua intensidade. Já a rugosidade é
decorrente do tipo de solo, da presença de maciços de vegetação, ou ainda da
cobertura urbana (edifícios e pavimentações). Quanto maior a rugosidade do solo,
menor a velocidade do vento. (GHISI et al, 2005)
Em relação à ação dos ventos nas cidades, deve-se considerar que o próprio
espaço urbano e o posicionamento dos edifícios agem alterando a direção e a
velocidade originais que o fluxo apresentaria em campo aberto, ou seja:
“... a direção do ar está então determinada pelas ruas, ao mesmo tempo
em que se geram turbulências de toda ordem, entre as quais se incluem
correntes ascendentes e descendentes que fazem inoperante qualquer
esquema de ventilação baseado em dados proporcionados pelos serviços
meteorológicos.” RIVERO (1985, p. 116)
2.4.4.2 IVN: Índice de Ventilação Natural
O Índice de Ventilação Natural é um método apresentado por SCIGLIANO e
HOLLO (2001) que permite quantificar a ventilação natural de uma edificação a partir
de tamanho, quantidade e tipo de abertura das esquadrias em relação às dimensões
do compartimento em planta, ou seja,
40
“... representa o grau de eficiência da ventilação natural de um edifício e é
facilmente calculado a partir da área de piso e da área e do formato das
aberturas de ventilação, respeitando-se os valores mínimos para pé-direito
bem como a posição e a uniformidade de distribuição das aberturas.”
(SCIGLIANO e HOLLO, 2001, p. 5)
O método de cálculo se mostra bastante adequado para a tipologia de
pavilhão industrial por ter surgido a partir da observação empírica desse tipo de
edificação, e quantifica mais precisamente a ventilação decorrente do efeito
chaminé, independente da velocidade dos ventos no exterior. Como pontos que
mais influenciam e determinam a eficácia do efeito chaminé, os autores destacam a
altura do pé-direito, as dimensões e localização das esquadrias, além da área
efetiva de passagem de ar e o direcionamento do fluxo nas mesmas.
A fim de estabelecer o IVN de um edifício, o primeiro passo seria determinar
os IVNs parciais correspondentes à entrada e à saída de ar, considerando como
índice válido o menor destes valores; que geralmente variam de 0,15 a 4,00. A partir
da observação realizada constatou-se que a eficiência da ventilação é proporcional
ao valor de IVN, de maneira que valores entre 3,00 e 4,00 configuram edificações
bem ventiladas.
O IVN é calculado pela fórmula:
IVN = _Aa_ x Raa x Rda x Rmd x 100
Ap
(equação 01)
Sendo que:
Aa = área total da abertura;
Ap = área total do compartimento;
Raa = coeficiente de redução de área de abertura;
Rda = coeficiente de redução por atrito;
Rmd = coeficiente de redução por mudança de direção.
Em relação aos coeficientes, o valor de Raa equivale ao quociente entre a
área efetivamente disponível para a passagem de ar e a área da abertura. O Rda
representa o grau de dificuldade em função do atrito, a que o fluxo de ar é submetido
quando passa pela esquadria, e depende da distância entre aletas ou da presença
41
de telas de proteção, por exemplo. Uma tabela com valores mais usuais de Rda
pode ser encontrada em SCIGLIANO e HOLLO (2001, p.84). Já o Rmd consiste na
perda de eficiência da ventilação sempre que o fluxo de ar tiver que mudar de
direção, por exemplo, quando o ar quente precisa descer antes de sair do edifício,
sendo que sua tendência natural seria subir. Valores de Rmd constam em
SCIGLIANO e HOLLO (2001, p.96-99).
A fim de estabelecer o IVN de um edifício, o primeiro passo seria determinar
os IVNs parciais correspondentes à entrada e à saída de ar, considerando como
índice válido o menor destes valores; que geralmente variam de 0,15 a 4,00. A partir
da observação realizada constatou-se que a eficiência da ventilação é proporcional
ao valor de IVN, de maneira que valores entre 3,00 e 4,00 configuram edificações
bem ventiladas.
2.5 Variáveis Arquitetônicas
A envolvente do edifício determina as trocas térmicas entre os meios exterior
e interior, e suas propriedades implicam nas condições ambientais dos espaços
internos. (SILVEIRA, 2005, p. 1923)
Tem-se em GIVONI (1998) que as propriedades dos fechamentos que
controlam estas trocas são:
• a resistência térmica das superfícies;
• a inércia térmica do conjunto construído;
• a absorção ou reflexão da radiação solar pelas faces externas das
edificações.
42
2.5.1 Resistência Térmica
A NBR 15220-1 (2005, p. 1) define resistência térmica (R) como o “quociente
da diferença de temperatura verificada entre as superfícies de um elemento ou
componente construtivo pela densidade de fluxo de calor, em regime estacionário”.
O conceito de resistência está relacionado com a condutividade térmica, que
é uma característica física própria do material, de maneira que quanto maior a
condutividade, menor será a resistência do elemento ou componente construtivo:
R = _e_
λ
(equação 02)
Sendo que:
R = resistência térmica;
e = espessura de material sólido homogêneo;
λ = coeficiente de condutividade.
De acordo com COSTA (2003, p. 69) o valor do coeficiente de condutividade
diminui na ordem sólido-líquido-gasoso, tendo como extremos os valores da prata:
360 Kcal/m.h.ºC, altamente condutora; e do ar puro: 0,02 Kcal/m.h.ºC, um mau
condutor de calor.
Em se tratando de fechamentos heterogêneos, a resistência térmica total é a
resultante do somatório da resistência de cada camada homogênea mais as
resistências superficiais externa e interna:
RT = Rc1 + Rc2 + ... + RSe + RSi
(equação 03)
RIVERO (1985, p. 35) afirma que no cálculo da resistência térmica considera-
se que o fluxo de calor permanece constante na passagem de um ambiente para
43
outro através do fechamento, constituindo, assim, o chamado regime estacionário ou
uniforme.
Já no regime transitório ou variável, o valor das temperaturas varia no interior
do fechamento, e “parte do calor que entra por uma das faces da parede serve para
aquecê-la, de modo que a quantidade de calor que sai pela outra face é menor, isto
é, o fluxo térmico não é permanente.” (COSTA, 2003, p. 101)
2.5.2 Inércia Térmica
DORNELLES (2004, p. 18) descreve a inércia térmica como a capacidade de
uma edificação de armazenar calor e liberá-lo algum tempo depois, em função da
qual pode ocorrer a diminuição de amplitude das temperaturas internas no ambiente
construído.
Dois fenômenos de grande relevância para o comportamento térmico do
edifício estão associados à inércia: o retardo ou atraso térmico e o amortecimento da
onda de calor. Ambos serão tanto maiores quanto maior for a inércia da construção.
Segundo a NBR 15220-1 (2005, p. 2) o atraso térmico consiste no...
“Tempo transcorrido entre uma variação térmica em um meio e sua
manifestação na superfície oposta de um componente construtivo
submetido a um regime periódico de transmissão de calor.”
Já a capacidade de amortecimento é a propriedade do material que vem a
diminuir a amplitude de variações térmicas. É medida pelo coeficiente de
amortecimento (µ), calculado pela razão entre a amplitude de variação da
temperatura interna em relação à da temperatura externa, cujos valores são sempre
menores do que 1, de modo que podem ser estabelecidas as seguintes relações:
• quanto menor for o valor de µ, maior será a capacidade de amortecimento;
• a capacidade de amortecimento é inversamente proporcional ao
coeficiente de condutividade. (RIVERO,1985, p. 45)
44
O amortecimento e o atraso térmico podem ser visualizados nas curvas de
tempertatura do gráfico da figura 2.6.
Figura 2.6 - Esquema explicativo da inércia térmica
Fonte: (FROTA e SCHIFFER, 1995, p. 49)
Ainda em relação à inércia térmica de um fechamento, pode-se afirmar que as
propriedades termofísicas que a determinam são o calor específico, a condutividade,
a difusividade e a efusividade térmicas.
O calor específico é definido por RIVERO (1985, p. 42) como a quantidade de
calor necessária para elevar em uma unidade a temperatura de um corpo de massa
igual à unidade. Quando este valor pode ser relacionado a espessura de um
fechamento, tem-se então a capacidade térmica, que vem a ser a quantidade de
calor requerida para elevar em uma unidade a temperatura de um fechamento de
área igual à unidade e de uma espessura determinada.
FROTA e SCHIFFER (1995, p.49) apresentam o conceito de superfície
equivalente pesada como forma de avaliar a inércia térmica total das construções, a
qual corresponde ao somatório das superfícies das paredes, piso e teto
multiplicados pela capacidade térmica respectiva, em relação à área do piso local.
2.5.3 Absortância e Refletância
A radiação solar é responsável pela maior parte dos ganhos de calor de uma
edificação, de forma que a absortância das superfícies externas exerce grande
45
influência na carga térmica total da mesma. DORNELLES e RORIZ (2006, p. 314)
definem absortância como “a razão entre a energia solar absorvida pela superfície e
o total da energia solar incidente sobre ela”.
Já a refletância consiste no “quociente da taxa de radiação solar refletida por
uma superfície pela taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície”
(NBR 15220-1, p. 3) e estas duas propriedades (em materiais opacos) podem ser
relacionadas da seguinte forma:
α = 1 – ρ
(equação 04)
Sendo que:
α = absortância térmica;
ρ = refletância térmica.
DORNELLES e RORIZ (2006) destacam ainda que a relação de absortâncias
em função das cores, apresentada pela maioria dos autores, representa um dado
genérico e impreciso, já que a sensação cromática percebida pelo olho humano não
configura uma informação confiável desta propriedade para todo o espectro solar, e
o acabamento superficial (fosco, mais ou menos brilhante) para uma mesma cor
pode implicar em diferenças significativas nas parcelas de energia absorvidas e
refletidas.
2.6 Normalização
As regulamentações quanto ao desempenho térmico tiveram origem nas
regras empíricas de bem construir. Estas regulamentações e a normalização são
instrumentos capazes de garantir condições satisfatórias de conforto aos ocupantes
de diversos tipos de edifício; além de proporcionar a otimização no emprego de
recursos monetários de órgãos de fomento, a diminuição no gasto de energia com a
climatização dos ambientes, e servir de incentivo ao uso de fontes renováveis de
46
energia, conforme observam AKUTSU e VITTORINO (1997, p. 148), os quais ainda
afirmam que:
“... as leis e decretos regulamentando o desempenho térmico e energético
das edificações representam não só a garantia de cumprimento das
Normas Técnicas, como também constituem o estímulo principal para o
seu desenvolvimento, implantação e contínuo aprimoramento, propiciando
condições favoráveis à realização até mesmo de pesquisas de caráter
inovador. Por outro lado, refletem o grau de desenvolvimento econômico,
político e social do país.”
Quanto às normas brasileiras, pode ser citada a NBR 15220 (2005), sob o
título geral de “Desempenho térmico de edificações”, elaborada pela ABNT
(Associação Brasileira de Normas Técnicas). Esta norma foi dividida em 5 partes,
sendo que a primeira apresenta definições, símbolos e unidades; a segunda traz
métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso
térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações. Já a terceira
parte trata do zoneamento bioclimático brasileiro e aponta diretrizes construtivas
para habitações unifamiliares de interesse social; e a quarta e quinta partes
apresentam métodos diferenciados de medição da resistência e da condutividade
térmica, pelo princípio da placa quente protegida e pelo método fluximétrico.
Segundo a NBR 15220-3 (2005), Santa Maria enquadra-se na zona
bioclimática de número 2, de forma que foram estabelecidas diretrizes tanto para o
aquecimento, no inverno, como para o resfriamento, no período de verão; a mesma
informa ainda que, apenas o condicionamento térmico passivo já é suficiente para
serem mantidos níveis aceitáveis de conforto na cidade.
As principais diretrizes construtivas previstas são:
• em relação à ventilação e sombreamento das esquadrias: que as mesmas
devem apresentar aberturas médias e permitir a entrada do sol durante o
inverno;
• quanto ao tipo de vedação externa: as paredes devem ser leves e a
cobertura leve e isolada;
• referente ao condicionamento térmico passivo, as estratégias
especificadas são ventilação cruzada no verão e vedações internas
pesadas (inércia térmica) no inverno.
O anexo C da referida norma especifica valores relativos às aberturas,
transmitância e atraso térmicos, e fator solar para paredes externas e coberturas. De
47
acordo com este, as aberturas médias enquadram-se na faixa entre 15 e 25% da
área do ambiente; paredes leves se caracterizam por:
• transmitância: U ≤ 3 W/m²K
• atraso térmico: φ ≤ 4,3 h;
• fator solar: FS ≤ 5%.
E coberturas leves e isoladas apresentam:
• transmitância: U ≤ 2 W/m²K
• atraso térmico: φ ≤ 3,3 h;
• fator solar: FS ≤ 6,5%.
Já o anexo D (NBR 15220-3, 2005) foi largamente empregado na
determinação das propriedades das edificações em estudo. O mesmo tem caráter
informativo e apresenta valores unitários de transmitância, capacidade e atraso
térmico para paredes e coberturas, que foram utilizados nos cálculos para
estabelecer a capacidade térmica total e a superfície equivalente pesada das 20
edificações relacionadas no levantamento preliminar.
Tratando ainda das normas brasileiras, encontra-se na etapa de aprovação o
projeto de norma de desempenho de edificações de até cinco pavimentos, na qual
se especifica a avaliação térmica de componentes e do edifício como um todo.
(GIGLIO e BARBOSA, 2006, p. 92)
Em relação às normas internacionais, pode ser citada a norma Thermal
Environmental Conditions for Human Occupancy de 2004, elaborada pela ASHRAE
(American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.),
cuja finalinade está em determinar a combinação de fatores capaz de garantir
condições aceitáveis de conforto à maioria dos ocupantes do espaço. A mesma
assume relevância nesta pesquisa ao trazer o modelo adaptativo como método
opcional para determinação das condições térmicas aceitáveis em espaços
condicionados naturalmente, como os ginásios em questão.
Segundo a norma, a sensação térmica dos usuários em ambientes não
climatizados depende principalmente do clima externo, sendo que de posse de
dados como a média mensal de temperatura externa pode-se dar entrada no gráfico
da figura 2.7 e estabelecer um intervalo de conforto, de maneira que todas as
temperaturas fora deste intervalo representam graus-hora de desconforto.
48
Figura 2.7 – Variação de temperaturas operativas internas aceitáveis em
espaços condicionados naturalmente
Fonte: (LAZZAROTTO, 2007, p. 42)
O método volta-se a espaços ventilados naturalmente, nos quais os próprios
ocupantes possam ajustar a abertura das esquadrias. Para aplicação do mesmo,
considera-se que os usuários estejam usando vestimenta de acordo com a
temperatura externa, dispensando, assim, a determinação do valor de isolamento da
roupa como variável de influência no conforto do ambiente. (LAZZAROTTO, 2007,
p.41)
2.7 Análise de Desempenho Térmico
Diante da inexistência de bibliografias que tratassem especificamente do
desempenho térmico das tipologias analisadas nesta pesquisa, buscou-se
referências nos trabalhos que analisaram o desempenho térmico de diferentes tipos
de edificação.
MASCARÓ e MASCARÓ (1992) prevêm que na avaliação de edificações
“...é indispensável conhecer a qualidade térmica e as características
construtivas do edifício, sua localização climática, o nível de conforto
exigido no seu interior e a quantidade de horas por dia que ele será
utilizado.” (MASCARÓ e MASCARÓ, 1992, p. 43)
49
E, em se tratando especificamente do desempenho térmico da envolvente,
concluem, a partir da análise de habitações térreas, que ¾ da radiação térmica
recebida dá-se através da cobertura, enquanto o atraso térmico apresentado pela
mesma é relativamente menor do que o apresentado pelas superfícies verticais.
Sendo que, os ginásios em estudo no presente trabalho são edifícios térreos e,
apesar das maiores dimensões, mantêm a proporção entre fechamentos verticais e
horizontais das habitações avaliadas por MASCARÓ e MASCARÓ (1992), pode-se
supor a importância da cobertura no desempenho térmico da edificação como um
todo.
Já ARAÚJO e MARTINS (1995) ao avaliar o desempenho térmico de salas de
aula do Campus da UFRN citam AKUTSU (1987 e 88, apud ARAÚJO e MARTINS,
1995, p. 294) afirmando que:
“No processo de avaliação do desempenho térmico de uma edificação,
depara-se com um grande número de informações que devem ser
previamente processadas. Algumas destas informações correspondem às
definições das condições que caracterizam o conforto térmico dos
ocupantes, outras correspondem à seleção dos dados climáticos
envolvidos e no caso de uma edificação existente, deve-se também
considerar as características da construção em si e as atividades a que ela
se destina.”
AKUTSU e VITTORINO (1997, p. 148) tratando acerca das tendências atuais
nos métodos de avaliação de desempenho térmico, confirmam a importância do
conhecimento acerca do clima ao estabelecer que:
“Um fator determinante no método para avaliação de desempenho térmico
de edificações é, sem dúvida, a característica climática do local de
implantação da edificação.”
E, de maneira bastante relevante para esta pesquisa em especial,
acrescentam:
“Em climas quentes a ventilação e a radiação solar, elementos que não são
devidamente considerados nos métodos de avaliação baseados
eminentemente na resistência térmica das vedações, também exercem
papel de importância significativa sobre o desempenho térmico das
50
edificações, principalmente nas não condicionadas. Nestas edificações, o
‘parâmetro’ de avaliação deixa de ser o consumo de energia e passa a ser
o conforto térmico dos ocupantes, tendo-se como variáveis de análise a
temperatura, a umidade e a velocidade do ar e a temperatura radiante
média do ambiente.”
GRIGOLETTI e SATTLER (2006) revisam métodos de avaliação de
desempenho higrotérmico de habitações térreas, discorrendo acerca do trabalho de
TURIK (1998), no qual foi estabelecido um método de comparação das edificações
que se pretendia analisar com uma edificação padrão, construída segundo técnicas
convencionais e materiais disponíveis na região de Porto Alegre, ou seja:
“O trabalho consistiria, então, em medir o desempenho de uma edificação,
notoriamente aceita como padrão, definir valores de referência a partir
desse padrão, e, com base nos resultados encontrados, verificar a
aceitabilidade ou não de outras soluções a partir da comparação de seu
desempenho com o desempenho do padrão adotado.” TURIK (1988, apud
GRIGOLETTI, SATTLER, 2006, p. 462)
A comparação se daria a partir de protótipos construídos que poderiam ser
submetidos a diversas avaliações, inclusive por parte dos usuários, cuja satisfação é
de difícil medição. Um dos pontos positivos deste método é o fato de que cada
região possa definir o padrão a partir da tecnologia disponível no local, levando em
conta o contexto climático e as características da população. O autor ainda defende
que:
“...outros fatores além dos aspectos técnicos são relevantes para o
desempenho higrotérmico das edificações e devem ser considerados, tais
como: orientação solar, cores externas de paredes e fechamentos opacos
das aberturas, orientação da cobertura, entre outros. Ou seja, não é
suficiente apenas determinar propriedades térmicas dos fechamentos da
edificação em termos quantitativos. Características ligadas à forma como
tais fechamentos estão dispostos espacialmente têm relevância no
comportamento térmico final da edificação.” TURIK (1988, apud
GRIGOLETTI, SATTLER, 2006, p. 462)
Já BARBOSA (1997) propõe uma metodologia para especificar o
desempenho térmico de edificações residenciais unifamiliares aplicada a Londrina
no Paraná. O método proposto baseia-se na comparação do intervalo de tempo de
desconforto que determinado sistema construtivo oferece em relação ao número de
horas de desconforto considerado aceitável para o referencial cultural assumido.
51
A pesquisa inclui o levantamento de COHABs existentes no Brasil a fim de
identificar o sistema construtivo mais utilizado, de forma a considerá-lo como
referencial cultural conhecido. Na análise de cinco tipologias em Londrina foram
medidas as temperaturas internas, levantadas as características construtivas das
edificações e avaliada a sensação térmica dos usuários. Estes dados permitiram o
ajuste do programa de simulação (COMFIE), possibilitando, assim, a análise de
diferentes combinações de materiais construtivos.
A abordagem realizada pela autora enfatiza o número de horas de
desconforto admissíveis como principal critério de avaliação. O trabalho também
demonstrou a validade da zona de conforto definida por GIVONI (1992) para países
em desenvolvimento em relação à população das edificações em questão.
FERREIRA (2007) trabalhou na avaliação de edifícios de escritório na região
central do Rio Grando do Sul. Partindo do levantamento de dados construtivos
referentes a trinta e seis edifícios com altura igual ou superior a cinco pavimentos,
nas cidades de Lajeado, Venâncio Aires, Santa Cruz do Sul, Santa Maria, Cruz Alta
e Ijuí. Foram definidas cinco tipologias representativas, utilizando-se de critérios
como a relação largura/comprimento do prédio, formato do prédio e relação área dos
fechamentos transparentes/opacos nas fachadas dos edifícios.
Foram, então, monitoradas as temperaturas do ar interna e externamente em
dois intervalos de treze dias, sendo um no período de inverno e outro no de verão,
em condições climáticas aleatórias.
A análise se deu a partir das curvas de variação de temperatura, e dos
valores de amplitude e amortecimento térmicos, determinados tanto para o intervalo
de um dia quanto para o período total de medição, levando-se em consideração,
principalmente, duas características de projeto: a capacidade térmica e o percentual
de área envidraçada em relação à área total das fachadas.
A metodologia empregada nesta pesquisa é semelhante à realizada por
FERREIRA (2007), com algumas adaptações decorrentes das diferenças tipológicas
e de uso das edificações analisadas. Em razão de a autora mencionar como uma
limitação no estudo a dificuldade de análise comparativa dos resultados em função
das medições em períodos diferentes, nesta pesquisa foi priorizado o monitoramento
simultâneo das temperaturas em todas as tipologias avaliadas.
3 METODOLOGIA
O uso de metodologias consolidadas já citadas na revisão mostrou-se de
difícil aplicação em função das particularidades do tipo de edificação em análise,
como a volumetria, a ausência de compartimentação interna e a variação da carga
térmica gerada internamente. Cabe ressaltar novamente a lacuna de trabalhos e
informações acerca de edifícios voltados a prática esportiva. Assim, a metodologia é
resultado da combinação de itens passíveis de aplicação a partir dos materiais e
equipamentos disponíveis.
A metodologia consiste no levantamento das edificações desportivas
existentes na cidade de Santa Maria e suas características construtivas para então
definir as tipologias representativas, nas quais se deu o monitoramento das
temperaturas internas e externas simultaneamente em todas as edificações em dois
períodos do ano: verão e inverno.
Os procedimentos metodológicos ocorreram em 4 fases seqüenciais, sendo
que a realização de cada uma garantiu os elementos e informações aplicados no
desenvolvimento das etapas seguintes.
3.1 Primeira Fase: levantamento preliminar
As edificações desportivas de Santa Maria foram relacionadas pela Secretaria
Municipal de Esporte e Lazer, sendo que essa relação abrangia ginásios municipais,
particulares, de clubes e de escolas, totalizando 28 edificações. Destes, alguns
foram descartados de início, em função de algumas tipologias serem consideradas
não representativas, por apresentar forma ou materiais construtivos muito diversos
dos usualmente empregados nos edifícios em estudo; e, em outras a visita não ter
sido permita.
54
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista externa
Ginásio do Colégio Coração de Maria Ginásio do Colégio Santa Maria
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista externa
Ginásio 1 do Centro Desportivo Municipal Ginásio Didático nº. 1 da UFSM
Vista em planta e corte Vista interna Vista em planta e corte Vista externa
Ginásio da Escola Antônio Alves Ramos Ginásio Oreco
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista interna
Ginásio do Parque Militar Ginásio do Regimento Mallet
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista externa
Ginásio de São Marcos Ginásio do SEST/SENAT
55
Vista em planta e corte Vista interna Vista em planta e corte Vista interna
Ginásio da Assoc. Atlética Banco do Brasil Ginásio 2 do Centro Desportivo Municipal
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista interna
Ginásio do Clube Atlético Ginásio do Clube Socepe
Vista em planta e corte Vista interna Vista em planta e corte Vista interna
Ginásio do Colégio Centenário Ginásio do Colégio Santa Catarina
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista externa
Ginásio da Escola Duque de Caxias Ginásio da Escola Luís Vitor Sartori
Vista em planta e corte Vista externa Vista em planta e corte Vista externa
Ginásio da Escola Marista Santa Marta Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Quadro 3.1 – Edificações do levantamento preliminar
56
Deu-se então o levantamento preliminar de 20 edificações, cujos pontos
principais observados foram: forma, dimensões, materiais, quantidade e dimensão
das aberturas, relação entre a área de fechamentos opacos e transparentes e o tipo
de cobertura. Estes dados juntamente com o registro fotográfico resultaram em
plantas, elevações internas e lista de materiais e características construtivas de cada
edificação. No quadro 3.1 estão representadas as plantas, cortes, vistas internas e
externas das edificações levantadas.
3.2 Segunda Fase: definição das edificações para monitoramento
De posse dos dados advindos do levantamento preliminar, foi possível
calcular a capacidade térmica, o IVN (Índice de Ventilação Natural) e a relação entre
fechamentos opacos e transparentes, além de apontar a existência ou não de
ventilação cruzada no espaço da quadra.
A capacidade térmica total de cada edificação foi determinada utilizando-se
dos valores que constam no anexo D da NBR 15220-3, onde são indicadas
propriedades térmicas de paredes e coberturas. Foram considerados dois valores
relativos à capacidade térmica, o valor total calculado e o valor de superfície
equivalente pesada, que vem a ser a razão do valor calculado pela área do piso. Os
dados para todas as edificações do levantamento preliminar constam na planilha do
Apêndice A.
O Índice de Ventilação Natural foi determinado através método de cálculo
apresentado por SCIGLIANO e HOLLO (2001) conforme já tratado na revisão
bibliográfica.
Os critérios para definição das edificações a serem monitoradas foram o
volume e o IVN. A capacidade térmica foi descartada como critério em função de
FERREIRA (2007, p. 109) ter apontado as dificuldades em se estabelecer uma
relação clara e consistente entre a mesma e o amortecimento da onda térmica tanto
no período de verão quanto no de inverno; já a relação entre fechamentos opacos e
transparentes não apresentou valores com diferenças significativas a ponto de
representar um critério de divisão entre as edificações. Porém, tanto estes
57
percentuais, quanto a capacidade térmica, a superfície equivalente pesada e a
ocorrência de ventilação cruzada têm influência no desempenho térmico das
edificações e foram utilizados como objeto de análise, participando, desta forma, da
obtenção das conclusões do trabalho.
O total de 20 edificações foi dividido, primeiramente em relação ao volume:
• ginásios de maior volume, com mais de 10 mil m³ de ar no interior;
• ginásios de menor volume, com menos de 10 mil m³ de ar no interior;
Partiu-se então para uma subdivisão baseada nos valores de IVN de maneira
que foram considerados:
• ventilados, os ginásios com IVN superior a 2;
• pouco ventilados, os ginásios com IVN inferior a 2.
A fim de contemplar estes critérios, foi estabelecido que o monitoramento se
daria em:
• 1 Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado;
• 1 Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado;
• 1 Ginásio de Menor Volume Ventilado;
• 1 Ginásio de Maior Volume Ventilado.
A divisão das edificações segundo estes critérios teve por objetivo contemplar
características opostas em cada par de edifícios a fim de medir a real influência
destas no desempenho térmico do conjunto construído. Isto permite, também, que a
análise se volte para a combinação das características, avaliando, por exemplo, se a
ação que a ventilação exerce nas edificações de menor porte se equivale à
verificada nas edificações de maior e vice-e-versa. As edificações monitoradas são
apresentadas no quadro 3.2.
58
Edificações Volume
(m³)
IVN
Ginásio do Colégio
Coração de Maria
13228,60
0,79
Ginásio de Maior Volume
Pouco Ventilado;
Volume > 10000 / IVN < 2
Ginásio da Escola
Paulo de Tarso
5086,28
0,82
Ginásio de Menor Volume
Pouco Ventilado;
Volume < 10000 / IVN < 2
Ginásio do Colégio
Santa Catarina
6774,095
2,62
Ginásio de Menor Volume
Ventilado
Volume < 10000 / IVN > 2
Ginásio SEST/SENAT
17977
2,38
Ginásio de Maior Volume
Ventilado
Volume > 10000 / IVN > 2
Quadro 3.2 – Valores dos critérios de divisão dos ginásios
3.3 Terceira Fase: monitoramento das temperaturas
3.3.1 Equipamentos
Em cada edificação foram empregados 4 sensores Hobo (Onset Corporation
Ltda.) fazendo a medição das temperaturas internas, sendo que um dos
equipamentos registrou também a temperatura externa, a partir do cabo anexado,
cuja extremidade permaneceu acondicionada em uma caixa em isopor e papel
alumínio com aberturas para ventilação, posicionada sob os beirais das fachadas
que não recebiam insolação direta. As plantas da figura 3.3 indicam a localização
dos equipamentos no interior das edificações. A altura máxima dos pontos de
medição foi de 2,1 metros.
A distribuição dos equipamentos no interior dos ginásios deu-se de maneira a
abranger o mais uniformemente possível o ambiente da quadra de esportes, para
que os sensores medissem as temperaturas correspondentes às áreas da edificação
com diferentes orientações solares, já que DELBENE e EVANS (2006) afirmam que
59
as temperaturas interiores variam consideravelmente em função da orientação da
fachada.
Ginásio do Colégio Coração de Maria Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Ginásio do Colégio Santa Catarina Ginásio SEST/SENAT
Figura 3.1 – Localização dos equipamentos de medição
no interior dos ginásios
Fonte: (a autora)
Os dados de temperatura foram extraídos dos sensores HOBO através do
programa Boxcar Pro 4.3 e, posteriormente empregados na elaboração dos gráficos
de variação da temperatura ao longo do período de tempo, gerados com a utilização
do programa Origin 6.0 Professional.
3.3.2 Período de Monitoramento
A medição das variáveis foi dividida em duas etapas, ocorridas nos períodos
climáticos característicos de verão e inverno, simultaneamente nas quatro
edificações monitoradas.
60
A primeira série de medições foi em março de 2007, durante 13 dias e 18
horas (de 5 a 18 de março), com registro das temperaturas a cada 5 minutos;
representando o período de verão, compreendido entre 21 de dezembro e 21 de
março.
Já a segunda deu-se no mês de julho de 2007, pelo período de 13 dias e 18
horas (de 8 a 21 de julho), com registro das temperaturas a cada 5 minutos;
representando o período de inverno, compreendido entre 21 de junho e 23 de
setembro.
3.4 Quarta Fase: análise dos resultados
Os resultados foram analisados pela realização de três avaliações:
• Avaliação Bioclimática: na qual os fatores que influenciam o desempenho
térmico foram analisados de forma conjunta com o objetivo de medir a
adequação das edificações ao clima temperado de Santa Maria;
• Avaliação de Dia Médio: onde foi gerada uma curva de variação diária (a
partir da média das temperaturas de três dias do período de
monitoramento) que permitiu visualizar o amortecimento da onda térmica
proporcionado pela edificação no intervalo de um dia e analisar a
adequação da mesma aos períodos de verão e inverno;
• Avaliação dos Graus-Hora de Desconforto: na qual foram calculados os
valores de graus-hora de desconforto a partir da determinação do intervalo
de conforto segundo a ASHRAE (2004), visando relacionar o desempenho
térmico das edificações com as condições de conforto nos períodos de
monitoramento.
4 OBJETO DE ESTUDO
4.1 Caracterização Climática de Santa Maria
Santa Maria é uma cidade de médio porte localizada na região central do
Estado do Rio Grande do Sul (figura 4.1). Situa-se entre as coordenadas geográficas
29º39’53’’ a 29º43’56’’ de latitude Sul e 53º50’22’’ a 53º45’ de longitude Oeste e
apresenta altitudes médias de 100 metros (SAYDELLES, 2005).
Figura 4.1 – Mapa político do Rio Grande do Sul e a localização de Santa Maria
Fonte: (adaptado do MAPA da Divisão Municipal e Rede Urbana do Estado
do Rio Grande do Sul, 2004)
Segundo o IBGE (2004) a população total do município é de 261.980
habitantes e o PIB per capita é de 6.666,00 reais. Configura-se como principal centro
de comércio e prestação de serviços da região, funcionando como pólo de atração
populacional devido, principalmente, ao número de instituições de ensino. A figura
4.2 apresenta a configuração da malha urbana da cidade.
62
Figura 4.2 – Malha urbana de Santa Maria
Fonte: (a autora)
Figura 4.3 – Mapa de Clima do Brasil (2002)
Fonte: (IBGE)
De acordo com o Mapa de Clima do Brasil (2002) ilustrado na figura 4.3, Santa
Maria se enquadra na faixa de clima temperado mesotérmico brando (com
temperaturas médias entre 10º e 15ºC) super úmido. Já o Mapa de Unidades de
63
Relevo do Brasil (2006), visto na figura 4.4, aponta a área do município como parte
da Depressão Central Gaúcha, bastante próxima aos Patamares da Borda Oriental
da Bacia do Rio Paraná.
Figura 4.4 – Mapa de Unidades de Relevo do Brasil (2006)
Fonte: (IBGE)
Quanto aos ventos predominantes, SARTORI (1979) afirma que os mesmos
vêm, principalmente, de leste e em segundo lugar de sudeste; sendo que os mais
quentes e de maior velocidade são de norte e nordeste e os mais frios vem de sul e
sudoeste. Porém este direcionamento do fluxo de vento pode sofrer alterações por
estar sujeito à configuração da malha urbana e ao volume de edificações,
(SAYDELLES, 2005, p.123).
4.2 Descrição da Edificações Analisadas
As quatro edificações monitoradas situam-se na zona urbana de Santa Maria
e como características comuns apresentam o formato retangular em planta que dá
64
lugar a quadra de esportes. O uso principal do espaço destina-se a prática esportiva,
principalmente jogos como vôlei, futebol, handebol e atividades recreativas para
crianças, além de sediar, esporadicamente, apresentações artísticas e
confraternizações.
4.2.1 Ginásio do Colégio Coração de Maria
Representa o Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado. Está localizado no
bairro Nossa Senhora das Dores, que se caracteriza pelo uso predominantemente
residencial; com presença de vegetação nas ruas, mas principalmente nos pátios e
quintais, e densidade populacional elevada, entre 4770 a 6412 hab/km², segundo
BOLFE (1997 apud SAYDELLES, 2005, p.90). A figura 4.5 traz imagens do exterior e
do interior do ginásio e a planta do mesmo pode ser visualizada na figura 4.6.
Figura 4.5 – Vistas externa e interna do Ginásio do Colégio
Coração de Maria
Fonte: (a autora)
Além do compartimento da quadra, apresenta palco, vestiários e sanitários. As
paredes externas são em alvenaria aparente de blocos cerâmicos e as internas são
rebocadas; a estrutura é mista, com pilares e vigas em concreto armado, e tesouras
metálicas treliçadas na cobertura; as arquibancadas têm acabamento em cimento
65
alisado; as esquadrias são do tipo basculante com vidro liso e as telhas são
metálicas. O ginásio não apresenta nenhum mecanismo de exaustão na cobertura.
Figura 4.6 – Planta do Ginásio do Colégio Coração de Maria
Fonte: (a autora)
4.2.2 Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Representa o Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado. Está localizado no
bairro Salgado Filho, que se caracteriza pelo uso essencialmente residencial;
apresenta vegetação do tipo arbórea além de gramíneas nas ruas e pátios das
casas. A densidade populacional é elevada, entre 4770 a 6412 hab/km², segundo
BOLFE (1997 apud SAYDELLES, 2005, p.92). As vistas externa e interna do ginásio
são apresentadas na figura 4.7 e planta do mesmo pode ser visualizada na figura
4.8.
Apresenta sanitários, cozinha e mezanino junto ao espaço da quadra. As
paredes são em alvenaria aparente de blocos cerâmicos; a estrutura é composta por
pórticos pré-moldados em concreto armado; as esquadrias são do tipo basculante
com vidro liso e as telhas são metálicas. No ginásio não há arquibancadas nem
mecanismos de exaustão na cobertura.
66
Figura 4.7 – Vistas externa e interna do Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Fonte: (a autora)
Figura 4.8 – Planta do Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Fonte: (a autora)
4.2.3 Ginásio do Colégio Santa Catarina
Representa o Ginásio de Menor Volume Ventilado. Está localizado no bairro
Itararé, que se caracteriza pelo uso predominantemente residencial; com presença
expressiva de vegetação do tipo arbórea, pois limita-se ao norte com o Rebordo do
Planalto. O bairro está bastante próximo à barragem do DNOS e apresenta
densidade populacional mediana, entre 3180 a 4769 hab/km², segundo BOLFE
67
(1997 apud SAYDELLES, 2005, p. 93). A figura 4.9 traz imagens do exterior e do
interior do ginásio e a planta do mesmo pode ser visualizada na figura 4.10.
Figura 4.9 – Vistas externa e interna do Ginásio do Colégio Santa Catarina
Fonte: (a autora)
Figura 4.10 – Planta do Ginásio do Colégio Santa Catarina
Fonte: (a autora)
É composto unicamente pelo compartimento da quadra, sem a presença de
arquibancadas. As paredes são em alvenaria de blocos cerâmicos, aparente no
interior e rebocada com pintura na cor azul no exterior; a estrutura é mista, com
pilares e vigas em concreto armado, e tesouras metálicas treliçadas na cobertura; as
68
esquadrias são do tipo basculante com vidro translúcido; a cobertura é constituída de
telhas metálicas, alternadas com faixas de telhas translúcidas e mecanismos de
exaustão na linha de cumeeira, destacados na figura 4.11.
Figura 4.11 – Vista externa do Ginásio do Colégio Santa Catarina com destaque
para mecanismos de exaustão e telhas translúcidas da cobertura
Fonte: (a autora)
4.2.4 Ginásio SEST/SENAT
Representa o Ginásio de Maior Volume Ventilado. Está localizado no bairro
Medianeira, o qual se mostra com configurações distintas ao longo de toda extensão,
principalmente no tocante à densidade populacional, que é elevada, entre 4770 a
6412 hab/km², apenas em sua parte norte segundo BOLFE (1997 apud
SAYDELLES, 2005, p. 91); caracteriza-se pelo uso predominantemente residencial,
com presença de vegetação do tipo arbórea nas ruas e pátios. As vistas externa e
interna do ginásio são apresentadas na figura 4.12 e planta do mesmo pode ser
visualizada na figura 4.13.
69
Figura 4.12 – Vistas externa e interna do Ginásio SEST/SENAT
Fonte: (a autora)
Além do compartimento da quadra, apresenta palco e arquibancadas com
acabamento em cimento alisado. As paredes são em alvenaria de blocos de
concreto não rebocados com pintura de cor clara; a estrutura é mista, com pilares e
vigas em concreto armado, e arcos metálicos treliçados na cobertura; as esquadrias
são do tipo basculante com vidro liso; as telhas são metálicas existem 2 aberturas
(sem controle de fechamento) para exaustão de ar, dispostas transversalmente na
cobertura, conforme destacado na figura 4.14.
Figura 4.13 – Planta do Ginásio do SEST/SENAT
Fonte: (a autora)
70
Figura 4.14 – Abertura de exaustão na cobertura do Ginásio SEST/SENAT
Fonte: (a autora)
O quadro 4.1 apresenta um resumo das características construtivas e das
propriedades térmicas dos ginásios avaliados.
71
Quadro 4.1 – Características das Edificações Monitoradas
Ginásio do Colégio
Coração de Maria
Ginásio da Escola
Paulo de Tarso
Ginásio do Colégio
Santa Catarina
Ginásio do
SEST/SENAT
Volume
(m³)
13.228,60 5.086,28
6.774,10 17.977,31
Capac. Térmica
[kJ/(m².K)]
395.981 127.686,80 174.501,30 393.159,20
Superf. Equiv.
Pesada
(kJ/K)
346,67 150,94 215,97 235,45
Trans. x Opaco
(%)
5,05 4,35 10,11 5,15
Paredes Externas
Alvenaria aparente de
blocos cerâmicos.
Alvenaria aparente de
blocos cerâmicos.
Alvenaria de blocos
cerâmicos, aparente na
face interna, com
reboco e pintura no
exterior.
Alvenarias de blocos de
concreto, sem reboco,
com pintura.
Estrutura
Pilares e vigas em
concreto armado,
tesouras metálicas
treliçadas na cobertura.
Pórticos com
elementos pré-
moldados em concreto
armado.
Pilares e vigas em
concreto armado,
tesouras metálicas
treliçadas na cobertura.
Pilares e vigas em
concreto armado, arcos
metálicos treliçadas na
cobertura.
IVN
Resultante
0,79 0,82 2,62 2,38
Ventilação
Cruzada
OCORRE OCORRE OCORRE OCORRE
Mecan. Exaustão
Cobertura
NÃO APRESENTA NÃO APRESENTA APRESENTA APRESENTA
Ilum. Natural Zenital
NÃO APRESENTA NÃO APRESENTA APRESENTA APRESENTA
5 RESULTADOS
Este capítulo apresenta os dados referentes ao monitoramento de temperatura
realizado nos períodos de verão e inverno nas quatro edificações em estudo.
Os gráficos indicam as curvas de temperatura externa e interna, sendo que a
temperatura interna considerada consiste na média entre os valores medidos pelos
quatro equipamentos Hobo colocados no interior de cada edificação.
Nas tabelas estão expressos os valores médios das temperaturas mínimas,
das temperaturas máximas e da variação de temperatura diária. Apresentam também
a variação máxima de temperatura ocorrida em todo o período, além dos valores de
menor temperatura mínima diária e maior temperatura máxima diária registrados
durante o monitoramento.
O conjunto de três dias destacado nos gráficos mostra-se como o intervalo
mais representativo das condições climáticas locais para as duas estações do ano
evidenciadas neste estudo. Foi determinado em função de que nestes três dias, as
temperaturas apresentadas nas quatro edificações simultaneamente são as que
ocorrem com maior freqüência durante todo o período de verão ou de inverno,
gerando assim uma situação climática típica para cada uma das estações.
Este intervalo será empregado na composição do que nesta pesquisa
convencionou-se chamar de Dia Médio, onde a partir da média dos três valores de
temperatura para cada hora do dia, é gerada a variação de um dia, no qual podem
ser verificados de maneira mais destacada o amortecimento e o atraso térmicos.
A idéia de um intervalo menor, com uma variação de temperatura de maior
ocorrência para o período, foi considerada a fim de que valores extremos de
temperatura que ocorreram no período de monitoramento não viessem a distorcer a
variação do dia médio, criando uma situação não representativa.
73
5.1 Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado
O Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado é representado pela edificação
do Colégio Coração de Maria. A figura 5.1 apresenta o resultado do monitoramento
realizado neste ginásio para o período do verão, enquanto a tabela 5.1 lista os dados
de temperaturas que ocorreram neste período. A figura 5.2 e a tabela 5.2 apresentam
estes dados para o período de inverno.
Figura 5.1 – Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio do Colégio
Coração de Maria
Tabela 5.1 – Dados de Verão – Ginásio do Colégio Coração de Maria
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
16,76
11/03 05:30 h
21,13 35,27
08/03 16:00 h
30,23 9,10 18,51
Interna
19,04
12/03 06:30 h
22,07 29,50
08/03 16:00 h
26,80 4,73 10,45
74
O gráfico da figura 5.1 apresenta valores das temperaturas máximas e
mínimas internas atenuadas em relação às externas. São observadas diferenças de
até 6,54 ºC entre as mesmas, para temperaturas máximas diárias. Já em relação às
mínimas, a maior diferença chega a 2,86 ºC, ou seja, pode-se verificar um maior
amortecimento da curva de temperaturas durante o dia, quando o ginásio está em
uso e com temperaturas relativamente mais altas.
A menor amplitude da onda térmica interna é evidenciada pelos números
expostos na tabela 5.1, em que os valores de variação média e variação máxima do
período são bastante superiores para temperaturas externas, e a diferença entre as
temperaturas máximas medidas atinge 5,77ºC.
Figura 5.2 – Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio do
Colégio Coração de Maria
Na situação de inverno (figura 5.2), pode ser verificada novamente a menor
amplitude térmica das temperaturas internas em relação às externas. Repete-se,
também, o amortecimento mais expressivo nas temperaturas máximas.
Os valores que constam na tabela 5.2 como variação média e variação
máxima do período apresentam diferenças entre temperaturas externas e internas
semelhantes às observadas nos dados de verão.
75
Quando comparado aos demais, este ginásio apresenta temperaturas
externas com valores mais elevados, tanto nas mínimas, quanto nas máximas, tanto
no período de verão como no de inverno.
Tabela 5.2 – Dados de Inverno – Ginásio do Colégio Coração de Maria
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
2,03
12/07 06:00 h
7,48 22,86
20/07 16:00 h
14,48 7,00 20,83
Interna
4,15
12/07 07:30 h
9,15 16,95
20/07 16:30 h
12,43 3,28 12,80
5.2 Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado
O Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado é representado pela edificação
da Escola Paulo de Tarso. Dados referentes a este ginásio para as medições
realizadas no período de verão são observados na figura 5.3, sendo uma síntese dos
valores apresentada na tabela 5.3. Para o período de inverno os dados são
apresentados na figura 5.4 e na tabela 5.4.
O gráfico da figura 5.3 mostra que as temperaturas no interior da edificação
são superiores às externas na maior parte do tempo. A variação aponta um
amortecimento de até 3,8 ºC apenas em relação às temperaturas mínimas, no
período da noite, quando o ginásio não está em uso.
Os valores de temperatura máxima registrados interna e externamente
(indicados na tabela 5.3) são muito próximos, evidenciando que as condições
térmicas extremas do exterior não são amenizadas pela edificação, quando se trata
das temperaturas mais elevadas, que ocorrem durante o dia.
Observa-se, pelo deslocamento lateral entre as curvas de temperatura, que
ocorre um retardo térmico, ou seja, os valores de temperatura externa demoram um
determinado tempo para se manifestar no interior da edificação. No gráfico, este
atraso é mais bem visualizado em relação às temperaturas mínimas diárias.
76
Figura 5.3 – Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio da Escola
Paulo de Tarso
Tabela 5.3 – Dados de Verão – Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
14,85
12/03 06:00 h
19,98 34,85
08/03 15:30 h
29,02 9,04 20,00
Interna
18,66
12/03 06:30 h
22,49 34,02
08/03 16:00 h
29,16 6,67 15,36
Os dados de inverno são semelhantes aos de verão, apresentando novamente
uma curva onde as temperaturas internas mostram-se mais elevadas do que as
externas, demonstrando uma característica positiva do ginásio para este período.
A tabela 5.4 indica que a temperatura máxima medida foi registrada no interior
da edificação, confirmando, assim o valor superior das temperaturas internas.
77
Figura 5.4 – Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio da
Escola Paulo de Tarso
Tabela 5.4 – Dados de Inverno – Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
-0,61
12/07 06:00 h
6,15 20,19
20/07 14:00 h
13,09 6,94 20,80
Interna
2,77
12/07 08:00 h
9,28 20,28
20/07 16:30 h
14,18 4,90 17,51
5.3 Ginásio de Menor Volume Ventilado
O Ginásio de Menor Volume Ventilado é representado pela edificação do
Colégio Santa Catarina. Como resultado do monitoramento realizado tem-se o
gráfico da figura 5.5 para o período de verão e da figura 5.6 para o período de
inverno. As tabelas 5.5 e 5.6 apresentam uma síntese dos resultados para estes dois
períodos, respectivamente.
78
Figura 5.5 – Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio do Colégio
Santa Catarina
Tabela 5.5 – Dados de Verão – Ginásio do Colégio Santa Catarina
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
16,76
11/03 06:30 h
12/03 06:00 h
20,95 34,43
08/03 15:30 h
28,09 7,14 17,67
Interna
17,11
12/03 06:00 h
21,61 34,14
08/03 16:00 h
28,73 7,12 17,03
A variação apresentada pelo gráfico no período de verão denota grande
semelhança entre as curvas de temperatura interna e externa, sendo que quanto às
máximas diárias os valores medidos no interior mostram-se mais elevados na maior
parte dos dias, e em relação às mínimas ocorre um amortecimento pouco expressivo,
cujo maior valor chega a 1,01 ºC de diferença entre internas e externas.
De acordo com a tabela 5.5, a temperatura máxima registrada no interior é
bastante próxima da ocorrida externamente. Os valores de variação média e variação
79
total do período são semelhantes, indicando a equivalência entre as amplitudes
térmicas interna e externa.
Figura 5.6 – Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio do
Colégio Santa Catarina
Em relação aos dados do monitoramento de inverno, pode-se afirmar que,
semelhante ao ocorrido no verão, as curvas de temperatura apresentam valores
próximos, e novamente um amortecimento pouco expressivo, porém, neste caso, o
mesmo se dá tanto para as temperaturas máximas quanto para as mínimas.
Tabela 5.6 – Dados de Inverno – Ginásio Colégio Santa Catarina
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
2,03
12/07 07:30 h
8,03 19,14
20/07 14:30 h
12,70 4,68 17,11
Interna
1,47
12/07 06:30 h
8,26 19,17
20/07 15:00 h
13,56 5,30 17,70
80
A tabela 5.6 ressalta a semelhança entre os valores de temperatura máxima
medidos interna e externamente. Já a variação média é superior nas temperaturas
internas, o que implica em maior amplitude térmica no interior da edificação, ou seja,
as condições térmicas externas são acentuadas pelo envoltório construído.
Comparando-se com os demais ginásios, as temperaturas externas medidas
neste revelam um microclima relativamente mais ameno, com máximas e mínimas
menos acentuadas.
5.4 Ginásio de Maior Volume Ventilado
O Ginásio de Maior Volume Ventilado é representado pela edificação do
SEST/SENAT. O resultado do monitoramento de verão deste ginásio consta na figura
5.7 e na tabela 5.7 que mostra os dados de temperatura do período. A figura 5.8 e a
tabela 5.8 apresentam estes dados para o período de inverno.
Figura 5.7 – Variação de Temperatura no Período de Verão – Ginásio
SEST/SENAT
81
Tabela 5.7 – Dados de Verão – Ginásio SEST/SENAT
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Externa
14,85
12/03 06:00 h
20,39 36,17
08/03 12:00 h
30,40 10,01 21,32
Interna
17,05
12/03 07:00 h
21,96 35,71
08/03 15:30 h
30,41 8,45 18,67
O gráfico da figura 5.7 apresenta temperaturas internas bastante próximas às
externas. Verifica-se um amortecimento mais expressivo no período da noite, quando
ocorrem as temperaturas mínimas e o ginásio não está em uso.
Nota-se, neste caso, que além do amortecimento (de pequena grandeza), dá-
se também o retardo térmico, pois as curvas de temperatura mostram-se deslocadas
lateralmente, expondo o intervalo de tempo transcorrido para que a temperatura
interna atinja os valores ocorridos no exterior.
Figura 5.8 – Variação de Temperatura no Período de Inverno – Ginásio
SEST/SENAT
82
Acerca do monitoramento de inverno, houve períodos em que as temperaturas
internas se mostraram ligeiramente superiores às externas, porém nos últimos dias
de medição pôde ser verificado um amortecimento de até 3,32 ºC, de forma
simétrica: tanto em relação às máximas quanto às mínimas. Conforme o ocorrido nos
dados de verão, observa-se novamente um retardo térmico de algumas horas entre
as curvas de temperaturas interna e externa.
Tabela 5.8 – Dados de Inverno – Ginásio SEST/SENAT
Temp.
Mínima
(ºC)
Média
Mínimas
(ºC)
Temp.
Máxima
(ºC)
Média
Máximas
(ºC)
Variação
Média
(ºC)
Variação
Período
(ºC)
Temp.
Externa
-1,97
12/07 07:00 h
4,79 21,71
19/07 14:00 h
20/07 13:30 h
14,55 9,76 23,68
Temp.
Interna
1,17
12/07 07:30 h
7,28 20,00
20/07 16:00 h
14,28 7,00 18,83
As temperaturas externas denotam uma configuração climática mais rigorosa,
em ambos os períodos de verão e inverno, onde as máximas registradas são mais
elevadas e as mínimas mais baixas, em relação às demais edificações em estudo.
6 ANÁLISE DE RESULTADOS
Neste capítulo serão apresentadas três avaliações distintas, com a finalidade
de analisar os resultados obtidos a partir do levantamento das características
construtivas e dos dados de temperatura resultantes do monitoramento das
edificações.
Nas duas primeiras avaliações, denominadas Bioclimática e de Dia Médio,
tem-se como objetivo analisar a adequação da edificação ao clima temperado de
Santa Maria e aos períodos de verão e inverno, baseando-se nas diferenças de
temperaturas internas e externas e a relação entre as mesmas e as diferenças
construtivas de cada edifício.
Na terceira avaliação determina-se o intervalo de conforto e os Graus-Hora de
Desconforto (com emprego do método alternativo proposto pela ASHRAE), para
então comparar os valores de temperatura atingidos no interior de cada edificação
com os limites de conforto estabelecidos por norma. Esta análise tem como objetivo
estabelecer uma relação entre o desempenho térmico das diferentes tipologias
estudadas, levando em conta as condições de conforto nos períodos de
monitoramento.
6.1 Avaliação Bioclimática
O presente trabalho tem como principal objetivo analisar o desempenho
térmico de edificações em sua situação normal de uso e localização, centrando a
análise na avaliação conjunta do edifício, de maneira que não há possibilidade de
avaliar as ações das variáveis ambientais e arquitetônicas de forma isolada, tal como
ocorreria se na pesquisa fossem realizadas simulações através de programas
computacionais. Desta forma, um dos procedimentos mais apropriados vem a ser a
avaliação bioclimática, através da qual os fatores que intervém no desempenho
térmico são analisados de forma conjunta, estabelecendo-se relações entre a
84
configuração climática local e as características projetuais e construtivas das
edificações em estudo.
6.1.1 Ginásio de Maior Volume Pouco Ventilado
A partir dos resultados da medição das temperaturas, apresentados na figura
6.1, pôde-se observar a redução de amplitude da curva de temperaturas internas em
relação às externas. Este fato está relacionado, diretamente, ao valor de inércia
térmico apresentado pelo ginásio: 346,67 kJ/K, o mais alto verificado dentre as
edificações analisadas.
Figura 6.1 – Variação de temperaturas internas e externas de verão e inverno –
Ginásio do Colégio Coração de Maria
Outra razão vem a ser a dimensão do prédio, ou seja, devido à altura do pé-
direito, o aquecimento da cobertura por insolação e a posterior transmissão de calor
para o interior não chegam a atingir os usuários e elementos ao nível do piso (a
altura máxima dos pontos de medição foi de 2,1 m), em função do considerável
volume de ar intermediário. As dimensões da edificação fazem com que a mesma se
85
assemelhe a edifícios em altura, onde as trocas de calor através das superfícies
verticais são mais determinantes em relação ao desempenho térmico do que a
cobertura, tanto que nem mesmo a ausência de mecanismos de exaustão chega a
comprometer este desempenho.
Este ginásio mostra-se adequado ao clima temperado de Santa Maria por
configurar-se como uma edificação que apresenta vedações pesadas. Neste caso, a
inércia térmica, que poderia vir a contribuir com o condicionamento passivo durante o
inverno, influencia mais positivamente o desempenho da edificação no período de
verão.
Quanto à ventilação cruzada, tem-se que em função da temperatura externa
ser superior à interna, um maior fluxo de entrada de ar (principalmente no nível dos
usuários) traria carga térmica para o interior, sendo prejudicial ao desempenho
térmico do edifício. A ventilação mais intensa seria adequada na camada de ar mais
próxima à cobertura, para retirada do calor devido à carga de insolação.
Assim, no verão, a maior inércia térmica do conjunto (em relação as demais
edificações monitoradas) associada à baixa taxa de ventilação e ao elevado pé
direito do ginásio, são os fatores que fazem com que o mesmo apresente condições
mais amenas internamente em relação às temperaturas externas.
No período de inverno, de acordo com o exposto nos gráficos, os mesmos
fatores que amenizam as condições climáticas externas de verão causam
desconforto no interior da edificação em decorrência do frio. A reduzida entrada de ar
quente por ventilação durante dia, bem como o baixo aproveitamento da camada de
ar quente que se forma logo abaixo da cobertura, devido ao elevado pé-direito,
ocasionam temperaturas ainda inferiores às externas no período do dia, de maneira
que o frio do inverno seja acentuado no interior do prédio.
Neste caso, podem ser observadas claramente as particularidades acerca do
clima temperado, onde se tem necessidades distintas ao longo do ano (conforme já
citado na revisão), já que as características construtivas que colaboram para o
desempenho positivo da edificação no período de verão acabam sendo prejudiciais
durante o inverno.
Os valores mais elevados de temperatura externa ocorridos neste ginásio,
tanto nas mínimas, quanto nas máximas, em ambos os períodos de verão e inverno,
podem ser creditados à inserção da edificação na área mais densamente urbanizada
86
(dentre as edificações em estudo), sofrendo influência do fenômeno das “ilhas de
calor”, conforme apontado por SAYDELLES (2005).
6.1.2 Ginásio de Menor Volume Pouco Ventilado
O gráfico da figura 6.2 permite observar que a edificação praticamente não
promove a redução da amplitude térmica externa. As temperaturas internas mostram-
se superiores às externas devido à combinação de fatores como o pé-direito
relativamente baixo para este tipo de edificação e a menor inércia térmica do
conjunto construído, cujo valor de superfície equivalente pesada é de 150,94 kJ/K, o
menor dentre as quatro edificações em estudo.
Figura 6.2 – Variação de temperaturas internas e externas de verão e inverno –
Ginásio da Escola Paulo de Tarso
Em função do menor valor de inércia as curvas de temperatura tendem a se
igualar, pela rapidez na transmissão de calor vindo do meio externo e a baixa
retenção de calor pelo edifício. Neste caso ocorre ainda um acréscimo nas
temperaturas internas já que o calor absorvido pela cobertura e reirradiado para o
87
interior atinge os usuários e elementos no nível do piso; isto se dá em decorrência do
relativamente pequeno volume de ar existente no interior do prédio.
Pode-se dizer que este ginásio apresenta o desempenho de uma edificação
térrea, onde o maior ganho de calor se dá através da cobertura, por ser esta a área
mais exposta à insolação. Sendo que a ausência de tratamento ou mecanismos de
exaustão na mesma contribui para a situação existente, onde o calor do ambiente
externo é acentuado pela envolvente.
O baixo valor de IVN da edificação é corroborado pelo fato de que mesmo
durante o dia, com portas e janelas abertas, a ventilação que ocorre não é suficiente
para intensificar a troca do ar mais aquecido do interior e promover a diminuição das
temperaturas internas.
O amortecimento verificado em relação às temperaturas mínimas diárias
ocorre em função de que o calor absorvido durante o dia se mantém no conjunto
construído por um período de tempo tal (apesar da baixa inércia) a ponto de não
permitir que as temperaturas internas acompanhem as externas.
Observa-se que as condições térmicas do clima de Santa Maria apresentam
maior rigor no período de verão, de maneira que este ginásio se mostra inadequada
para tal clima, por acentuar as situações extremas de calor do ambiente externo.
Pode-se afirmar, também, que o baixo valor de IVN nesta edificação de menor
volume se revela bastante prejudicial durante o verão.
Já no inverno esta situação se inverte, e o prédio se apresenta amenizando
em grande parte as baixas temperaturas externas, em função da acentuada carga
térmica no seu interior. Esta carga térmica decorre dos mesmos fatores que se
mostram negativos no verão: reirradiação proveniente da cobertura que atinge o nível
do piso e reduzida taxa de ventilação para retirada do calor interno. Porém, no
período de inverno estes fatores são positivos e atuam propiciando melhores
condições térmicas no interior do ginásio.
6.1.3 Ginásio de Menor Volume Ventilado
Ao analisar os resultados, apresentados na figura 6.3, pode-se observar que
as curvas de temperatura interna e externa apresentam traçados bastante
88
semelhantes em função do intenso fluxo de ar no interior da edificação, que
apresenta IVN igual a 2,62. A variação de temperaturas internas idêntica à variação
das externas é típica de edificações abundantemente ventiladas, já que pela ação da
convecção o fluxo de ar advindo do meio externo retira ou cede calor para os
elementos do interior, levando as temperaturas a se igualar, de maneira que não se
verifique (ou que seja mínimo) o amortecimento térmico.
Figura 6.3 – Variação de temperaturas internas e externas de verão e inverno –
Ginásio do Colégio Santa Catarina
Nota-se que as temperaturas máximas internas são superiores às externas,
conforme já visto na tipologia anterior, também em decorrência da altura de pé-direito
relativamente baixa para este tipo de edificação (ambos os ginásios caracterizam-se
como de menor volume), porém, neste caso, a ação da ventilação combinada à
exaustão promovida pelos mecanismos da cobertura não permite que a temperatura
interna se eleve ainda mais.
Outra razão para os picos de temperatura máxima interna vem a ser a
quantidade de calor ganho por transmissão, em função de 10% do total da
envolvente ser composto por fechamentos transparentes e translúcidos (o maior
valor dentre as edificações analisadas), sendo que grande parte desta percentagem
se deve às telhas translúcidas da cobertura. Ou seja, o aumento de luminosidade
89
traz consigo também um incremento considerável nos ganhos de calor do ambiente
interno.
O ginásio se mostra inadequado à cidade de Santa Maria por não
proporcionar o amortecimento necessário a fim de atenuar os extremos de
temperatura diária e o relativo rigor característico dos climas temperados. A
edificação da forma como foi executada estaria mais apropriada aos climas de menor
amplitude térmica diária, com variações menos acentuadas entre mínimas e
máximas, onde a condição para obter conforto é a de que as temperaturas internas
acompanhem as externas.
Verifica-se que a ação da ventilação, apontada como uma estratégia de
condicionamento passivo no período de verão, quando não for seletiva e combinada
a fechamentos de maior inércia e ao isolamento ou maior distanciamento da
cobertura, não garante por si só que as edificações apresentem um comportamento
térmico adequado ao clima da região estudada.
No período de inverno o efeito da ventilação não seletiva também ocasiona
temperaturas internas semelhantes às externas, de maneira que a edificação não se
mostra apropriada ao clima frio característico da estação.
De acordo com as temperaturas externas medidas, o microclima desta
tipologia se apresenta mais ameno, com máximas e mínimas menos acentuadas.
Essa amplitude térmica relativamente mais reduzida decorre, em grande parte, da
proximidade com a barragem do DNOS e a intensa vegetação do rebordo do
Planalto, conforme apontado por SAYDELLES (2005).
6.1.4 Ginásio de Maior Volume Ventilado
Nos resultados referentes a este ginásio, conforme figura 6.4, as curvas
indicam proximidade entre as temperaturas internas e externas. Esta semelhança
entre as temperaturas deve-se à ação da ventilação, conforme já visto no Ginásio do
Colégio Santa Catarina, já que ambas as edificações apresentam valor de IVN
superior a 2.
Verifica-se, contudo, certa alternância em relação às máximas registradas,
que em alguns dias é medida no meio externo e em outros no ambiente interno. O
90
que pode ser facilmente visualizado é o amortecimento quanto às temperaturas
mínimas diárias, que se dá no período noturno, quando as portas da edificação
(através das quais se tem o fluxo mais intenso de ar) estão fechadas, indicando que
o controle da ventilação, apesar do grande volume de ar no interior da edificação,
tem o poder de interferir no desempenho térmico da mesma.
Figura 6.4 – Variação de temperaturas internas e externas de verão e inverno –
Ginásio SEST/SENAT
Caso este controle da ventilação ocorresse de forma a impedir o fluxo de ar
nos intervalos de temperaturas mais elevadas externamente, a ação da mesma não
representaria um ganho de calor para o edifício e seria suficiente para promover o
resfriamento do ambiente interno retirando calor através da convecção.
Neste ginásio, que em função do porte se assemelha a um edifício em altura,
o calor recebido pela cobertura não chega a influenciar as temperaturas ao nível dos
usuários.
Pode-se afirmar que esta edificação mostra-se parcialmente adequada ao
clima de Santa Maria, considerando como pontos positivos:
• o amortecimento ocasionado pelo porte da edificação, que apresenta
grande volume de ar entre piso e cobertura;
91
• a possibilidade de controle de intensidade da ventilação no interior do
prédio, que pode melhorar a condição térmica no mesmo por impedir a
perda de calor no inverno e os ganhos de calor nos períodos mais quentes
dos dias de verão.
Como aspecto negativo pode ser considerada a ventilação abundante, em
conseqüência do manuseio atual das esquadrias. O intenso fluxo de ar em todas as
horas do dia, conforme já tratado no ginásio do Colégio Santa Catarina, vem a ser
mais apropriado aos climas de menor amplitude térmica diária.
O maior rigor apresentado pelas temperaturas externas medidas neste ginásio
ocorre em razão da área no qual o mesmo se insere estar livre da influência de
maciços de vegetação ou grande volumes de água.
O quadro 6.1 resume as informações obtidas a partir da Avaliação
Bioclimática.
Gin. Maior Volume
Pouco Ventilado
Gin. Menor Volume
Pouco Ventilado
Gin. Menor Volume
Ventilado
Gin. Maior
Volume Ventilado
A edificação é
adequada ao
clima de Santa
Maria.
Temperaturas mais
elevadas ocorrem
por influência das
ilhas de calor.
A edificação é
inadequada ao
clima de Santa
Maria.
A edificação é
inadequada ao
clima de Santa
Maria.
A menor amplitude
térmica externa se
dá pela proximidade
com grandes
volumes de água e
vegetação.
A edificação é
parcialmente
adequada ao
clima de Santa
Maria.
Quadro 6.1 – Quadro-resumo da Avaliação Bioclimática
6.2 Avaliação do Dia Médio
Nos climas como o de Santa Maria, que apresentam considerável amplitude
térmica diária e grande variação anual de temperaturas característica dos climas
temperados, a envolvente edificada tem como função atenuar as condições
92
climáticas extremas do meio externo. Desta forma, tem-se que o amortecimento da
onda térmica proporcionado pela edificação mostra-se como fator determinante para
o desempenho adequado da mesma.
Sendo assim, nesta etapa do trabalho buscou-se analisar a capacidade de
amortecimento que cada tipologia apresenta. Para este estudo, a partir da média das
temperaturas dos três dias considerados mais representativos, foi gerada uma curva
de variação diária, que nesta pesquisa convencionou-se chamar de Dia Médio. A
variação de temperaturas do Dia Médio de cada tipologia pode ser vista nas figuras
6.5 e 6.6, para os períodos de verão e inverno respectivamente.
Ginásio do Colégio
Coração de Maria
Ginásio da Escola
Paulo de Tarso
Ginásio do Colégio
Santa Catarina
Ginásio
SEST/SENAT
Figura 6.5 – Gráficos de Dia Médio do Período de Verão
Ginásio do Colégio
Coração de Maria
Ginásio da Escola
Paulo de Tarso
Ginásio do Colégio
Santa Catarina
Ginásio
SEST/SENAT
Figura 6.6 – Gráficos de Dia Médio do Período de Inverno
Os gráficos de Dia Médio permitem destacar:
• os valores de amplitude térmica diária externa e interna;
93
• a diferença entre as temperaturas máximas registradas interna e
externamente, considerada como o amortecimento em relação às
máximas;
• a diferença entre as temperaturas mínimas registradas interna e
externamente, considerada como o amortecimento em relação às mínimas;
• a diferença de amplitude total entre as temperaturas internas e externas,
considerada como a redução de amplitude térmica diária.
De acordo com os valores de amplitude térmica diária expostos no gráfico da
figura 6.7, pode ser visualizado que, exceto pelo Ginásio Colégio Santa Catarina, nas
demais edificações a amplitude térmica externa mostra-se superior a interna.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Coração de
Maria
Paulo de Tarso Santa Catarina SEST/SENAT Coração de
Maria
Paulo de Tarso Santa Catarina SEST/SENAT
Verão Inverno
Amplitude Térmica Diária (ºC)
Externa Interna
Figura 6.7 – Valores de amplitude térmica diária externa e interna para os
períodos de verão e inverno
Esta menor amplitude térmica no interior não representa, necessariamente, a
existência de amortecimento dos extremos de temperatura externos, já que as
edificações apresentaram desempenho diferenciado acerca de temperaturas
máximas e mínimas do dia. Pode ser verificada, por exemplo, a não ocorrência de
amortecimento junto às temperaturas máximas e um valor considerável do mesmo no
sentido das mínimas e vice-e-versa. Deste maneira, estes valores serão analisados
de forma específica para cada edificação em ambos os períodos, a partir dos gráficos
de Dia Médio apresentados na seqüência.
94
Tabela 6.1 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Coração de Maria – Período de verão
Ginásio do Colégio Coração de Maria
período de verão
Amortecimento: máximas
3,99
Amortecimento: mínimas
0,39
Redução amplitude térmica
4,38
Na variação do período de verão do Ginásio do Colégio Coração de Maria,
cujos dados constam na tabela 6.1, pode-se observar um grande amortecimento em
relação às temperaturas máximas diárias e um valor bastante reduzido de
amortecimento no sentido das mínimas. Este comportamento é típico nas edificações
de maior inércia térmica e baixa ventilação natural.
O desempenho térmico deste ginásio se mostra adequado ao período de
verão.
Tabela 6.2 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio da Escola Paulo de Tarso – Período de verão
Ginásio da Escola Paulo de Tarso
período de verão
Amortecimento: máximas
0,05
Amortecimento: mínimas
1,65
Redução amplitude térmica
1,7
Na análise dos dados de temperatura para o Dia Médio de verão no Ginásio
da Escola Paulo de Tarso, apresentados na tabela 6.2, é confirmada a elevação
das temperaturas internas na mesma proporção que as externas em função do
95
pequeno volume, baixa altura e reduzido índice de ventilação. Pode ser verificada a
quase inexistência de amortecimento em relação às máximas, enquanto tem-se um
valor de amortecimento das mínimas praticamente equivalente à redução total da
amplitude.
O desempenho térmico deste ginásio se mostra inadequado ao período de
verão.
Tabela 6.3 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Santa Catarina – Período de verão
Ginásio do Colégio Santa Catarina
período de verão
Amortecimento: máximas
-0,63
Amortecimento: mínimas
0,43
Redução amplitude térmica
-0,2
A tabela 6.3 apresenta os valores de amortecimento e de redução da
amplitude térmica do Ginásio do Colégio Santa Catarina. O amortecimento é
bastante reduzido tanto nas máximas como nas mínimas, atingindo valor negativo
quanto às máximas. A redução da amplitude térmica também apresenta valor
negativo, permitindo constatar que o calor do meio externo no período de verão é
intensificado no interior da edificação.
O desempenho térmico deste ginásio se mostra inadequado ao período de
verão.
Já na análise dos dados de temperatura de verão do Ginásio SEST/SENAT,
apresentados na tabela 6.4, pode ser visualizado um maior amortecimento no sentido
das temperaturas mínimas (coincidindo com a redução do fluxo de ar do período da
noite), enquanto o amortecimento em relação às máximas apresenta valor menor.
Apesar de ocorrer a redução da amplitude da curva de temperaturas, a edificação
não tem a capacidade de minorar as altas temperaturas externas.
96
Tabela 6.4 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio SEST/SENAT – Período de verão
Ginásio SEST/SENAT
período de verão
Amortecimento: máximas
0,67
Amortecimento: mínimas
1,23
Redução amplitude térmica
1,9
O desempenho térmico deste ginásio se mostra inadequado ao período de
verão, em função da ventilação excessiva nos horários em que a temperatura
externa apresenta valores elevados.
Tabela 6.5 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Coração de Maria – Período de inverno
Ginásio do Colégio Coração de Maria
período de inverno
Amortecimento: máximas
3,86
Amortecimento: mínimas
1,02
Redução amplitude térmica
4,88
No período de inverno, a variação de temperatura de Dia Médio do Ginásio
do Colégio Coração de Maria, conforme tabela 6.5, apontou para um maior
amortecimento em relação às temperaturas máximas, como no verão, apresentando,
porém, um valor mais elevado de amortecimento no sentido das mínimas do que o
ocorrido no verão, e conseqüentemente, um valor também levemente maior de
redução de amplitude térmica. Este aumento no amortecimento de um período para
97
outro certamente decorre da diminuição do fluxo de ar com o fechamento das
esquadrias na tentativa de proteção contra o frio.
Esta edificação apresenta comportamento térmico apropriado ao período de
verão, mas no inverno um maior amortecimento nas temperaturas mínimas seria
benéfico, e poderia ser obtido por estratégias que permitissem maiores ganhos
térmicos no período do dia, através do melhor aproveitamento da radiação solar ou
aumento da ventilação nos períodos em que a temperatura externa estivesse mais
elevada do que a interna.
O desempenho térmico deste ginásio se mostra inadequado ao período de
inverno.
Tabela 6.6 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio da Escola Paulo de Tarso – Período de inverno
Ginásio da Escola Paulo de Tarso
período de inverno
Amortecimento: máximas
-1,12
Amortecimento: mínimas
2,95
Redução amplitude térmica
1,83
A tabela 6.6 apresenta os dados do Dia Médio de inverno no Ginásio da
Escola Paulo de Tarso. Observam-se temperaturas internas relativamente mais
altas, com maior diferença quando comparadas às externas do que as verificadas no
período de verão, levando a crer, que apesar do baixo valor de IVN, a redução da
ventilação do período de inverno colaborou ainda mais para a elevação das mesmas.
Tanto que o amortecimento em relação às máximas apresenta valor negativo e,
novamente quase toda redução da amplitude térmica diária se deve ao
amortecimento das baixas temperaturas.
98
Como a envolvente construída promove o aquecimento do ambiente interior
em relação ao meio externo, pode-se afirmar que o desempenho térmico da
edificação se mostra adequado ao frio do período de inverno.
Tabela 6.7 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio do Colégio Santa Catarina – Período de inverno
Ginásio do Colégio Santa Catarina
período de inverno
Amortecimento: máximas
-1,12
Amortecimento: mínimas
-0,14
Redução amplitude térmica
-1,26
No Ginásio do Colégio Santa Catarina a curva de variação do Dia Médio de
inverno, observada na tabela 6.7, mostra que, como ocorrido no verão, a
amplitude térmica é maior no ambiente interno do que no exterior, com a diferença de
que no inverno o amortecimento em relação às mínimas atinge valores negativos.
Em função de a edificação acentuar as condições do meio externo, tanto no
sentido das temperaturas máximas quanto das mínimas, tem-se que o desempenho
térmico diário da mesma se mostra adequado durante o período do dia, pois
promove a elevação das temperaturas internas em relação às externas, e
inadequado no período noturno, já que neste são registradas no interior da edificação
temperaturas inferiores as do ambiente externo. Este fato pode ser associado à
ventilação não seletiva promovida pelos equipamentos de exaustão e pelo manuseio
impróprio dos sistemas móveis das esquadrias.
Pôde ser observado no Dia Médio do Ginásio SEST/SENAT um incremento
nos valores de temperatura interna em relação ao período de verão, já que o
amortecimento foi reduzido quanto às máximas e aumentou no sentido das mínimas,
conforme tabela 6.8. Este fato está associado à diminuição do fluxo de ventilação,
99
em função do fechamento das aberturas, que implicou em maior retenção do calor,
elevando as temperaturas internas.
Tabela 6.8 – Valores de amortecimento e redução de amplitude térmica –
Ginásio SEST/SENAT – Período de inverno
Ginásio SEST/SENAT
período de inverno
Amortecimento: máximas
0,06
Amortecimento: mínimas
2
Redução amplitude térmica
2,06
O desempenho térmico deste ginásio se mostra adequado ao período de
inverno. Pode-se destacar ainda que a operacionalidade das esquadrias permite
certo controle quanto ao desempenho térmico da edificação, já que o amortecimento
que se dá em relação às temperaturas máximas é maior no verão, e o que ocorre no
sentido das mínimas mostra-se mais expressivo no período de inverno, de forma a
proteger a edificação das características indesejáveis das duas estações.
Como análise geral dos gráficos de Dia Médio, pode-se afirmar que no período
de inverno as edificações apresentaram desempenho semelhante ao já demonstrado
no verão; sendo que as curvas não apresentam alterações significativas no traçado,
apenas nos valores das temperaturas e quanto a intensidade de variação, em
função, principalmente, da redução do fluxo de ventilação no período frio. Observou-
se nas quatro edificações, um maior número de esquadrias mantidas fechadas ou
com menor abertura (quando permitiam este controle) durante o inverno.
100
6.2.1 Redução da Amplitude Térmica no Dia Médio
Com intuito de estabelecer uma analogia entre a redução da amplitude térmica
e propriedades construtivas de cada edificação foram gerados os gráficos da figura
6.8.
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa
Catarina
SEST/SENAT
Volume (m³)
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Volume Redução Amplitude
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa
Catarina
SEST/SENAT
Capacidade Térmica (kJ/m²K)
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Capacidade Térmica Redução Amplitude
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa
Catarina
SEST/SENAT
Superfíce equiv. pesada (kJ/K)
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Superfície equiv. pesada Redução Amplitude
0
5
10
15
20
25
30
35
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa
Catarina
SEST/SENAT
Capacidade térmica/m³ (kJm/K)
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Capacidade térmica/m³ Redução Amplitude
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa Catarina SEST/SENAT
Índice de Ventilação Natural
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Índice de Ventilação Natural Redução Amplitude
0
2
4
6
8
10
12
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa
Catarina
SEST/SENAT
Relação fech. trans. x opacos (%)
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Relação fech. trans.x opacos Redução Amplitude
Figura 6.8 – Redução da amplitude térmica x propriedades construtivas
As propriedades construtivas consistem nos valores de volume de ar no
interior da edificação, capacidade térmica, superfície equivalente pesada, capacidade
térmica por metro cúbico, índice de ventilação natural e percentagem de
fechamentos transparentes em relação aos opacos.
101
A redução da amplitude térmica diária representa a diferença de amplitude
total entre as temperaturas internas e externas. Estes valores foram calculados a
partir dos Dias Médios de verão e inverno das quatro tipologias.
Os gráficos são compostos por dois eixos de ordenadas, sendo que no eixo da
esquerda estão representadas propriedades construtivas, enquanto o eixo da direita
mostra a redução de amplitude térmica diária, cujo valor equivale a média entre os
valores de redução de amplitude calculados para os períodos de verão e de inverno.
A observação de cada um dos gráficos da figura 6.8 de maneira isolada não
permite estabelecer uma relação proporcional direta ou inversa entre as grandezas,
que seja válida para os quatro ginásios. Isto ocorre em função de que os fatores
citados atuam em conjunto, e o desempenho que cada edificação apresenta é o
resultado da combinação destes, daí a dificuldade em expressar em números e em
separado para cada um dos fatores a importância que o mesmo assume na redução
de amplitude térmica diária. Pode-se destacar, neste caso, a relevância de uma
análise mais subjetiva, tal qual a já realizada na Avaliação Bioclimática.
Contudo, ao realizar uma análise conjunta dos gráficos ampliados na figura
6.9, verifica-se, em 6.9 (a), uma relação proporcional entre os valores em questão
nos primeiros dois ginásios (ambos pouco ventilados) e que esta proporcionalidade
se desfaz nos dois últimos, pois apresentam maior fluxo de ventilação, conforme
apontado em 6.9 (b).
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000
450000
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa
Catarina
SEST/SENAT
Capacidade Térmica (kJ/m²K)
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Capacidade Térmica Redução Amplitude
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Coração de
Maria
Paulo de
Tarso
Santa Catarina SEST/SENAT
Índice de Ventilação Natural
-1
0
1
2
3
4
5
Redução Amplitude Térmica (ºC)
Índice de Ventilação Natural Redução Amplitude
(a) (b)
Figura 6.9 – (a) Capacidade térmica x redução de amplitude térmica
(b) índice de ventilação natural x redução de amplitude térmica
102
Pode-se constatar, então, que um valor mais alto de inércia (ou capacidade
térmica) confere ao conjunto construído maior possibilidade de reduzir a amplitude
térmica externa, porém a ação da ventilação (de modo não seletivo, como ocorre nas
edificações ventiladas) atua de forma contrária, fazendo com que sejam próximos os
valores de amplitude térmica interna e externa.
Ao estabelecer uma comparação entre os dois ginásios com elevado índice de
ventilação natural, levando em conta o baixo valor de redução de amplitude térmica
apresentado pelo Ginásio do Colégio Santa Catarina, pode-se afirmar que a ação da
ventilação tem maior influência no desempenho térmico de edificações de menor
volume.
O quadro 6.2 apresenta de forma resumida as informações obtidas a partir da
Avaliação do Dia Médio.
Gin. Maior Volume
Pouco Ventilado
Gin. Menor Volume
Pouco Ventilado
Gin. Menor Volume
Ventilado
Gin. Maior Volume
Ventilado
A edificação é
adequada ao
período de verão.
A edificação é
inadequada ao
período de verão.
A edificação é
inadequada ao
período de verão.
A edificação é
inadequada ao
período de verão.
A edificação é
inadequada ao
período de
inverno.
A edificação é
adequada ao
período de
inverno.
A edificação é
parcialmente
adequada ao
período de
inverno.
A edificação é
adequada ao
período de
inverno.
Quadro 6.2 – Quadro-resumo da Avaliação do Dia Médio
6.3 Avaliação dos Graus-Hora de Desconforto
Nesta avaliação foi empregado o método alternativo proposto pela ASHRAE
(2004) onde um intervalo de conforto é definido a partir da média mensal das
temperaturas externas. Como no processo de monitoramento foi medida a
temperatura externa de praticamente metade dos dias do mês, neste trabalho
utilizou-se, no lugar da média mensal obtida em estações de medição, a média
103
extraída de todos os valores de temperatura registrados externamente às quatro
edificações, o que parece ser mais próximo da realidade dos ginásios.
Desta maneira, o valor encontrado para o período de verão foi de 24,54ºC, e o
correspondente ao período de inverno foi de 10,21 ºC, sendo este último valor bem
próximo ao limite para aplicação do ábaco que consta na norma, pois este método só
se aplica nos casos em que a média mensal de temperatura é superior a 10 ºC e
menor do que 32,5 ºC.
Foram, então, determinados os intervalos de conforto para 80% de
aceitabilidade, sendo que o intervalo de verão situa-se entre as temperaturas de 22 e
29ºC, e o de inverno entre 17,5 e 24,5ºC.
6.3.1 Limites de Conforto no Dia Médio
Os limites de conforto determinados segundo o método alternativo proposto
pela ASHRAE (2004) foram superpostos às curvas de variação de temperatura dos
Dias Médios de verão e inverno, dando origem aos gráficos das figuras 6.10 e 6.12.
Os valores de graus-hora de desconforto foram calculados a partir da
integração dos trechos das curvas de temperatura situados fora dos limites de
conforto e são apresentados nas figuras 6.11 e 6.13.
De acordo com o posicionamento das curvas de temperatura do período de
verão (figura 6.10) em relação aos limites de conforto, verifica-se a situação mais
favorável ocorrendo no Ginásio do Colégio Coração de Maria, onde as temperaturas
internas não excedem o limite superior de 29 ºC, em razão do considerável
amortecimento em relação às máximas, já mencionado nas avaliações anteriores.
Os períodos de desconforto em função do calor podem ser visualizados nos
ginásios da Escola Paulo de Tarso e SEST/SENAT no intervalo entre 13 e 20 horas.
O maior número de graus-hora de desconforto no período de verão nestas duas
edificações (de acordo com figura 6.11) se deve às características citadas nas
análises anteriores, como proximidade da cobertura e baixo índice de ventilação no
Ginásio da Escola Paulo de Tarso e ventilação excessiva em horários nos quais a
temperatura externa apresenta valores elevados no Ginásio SEST/SENAT.
104
Ginásio Colégio Coração de Maria Ginásio Escola Paulo de Tarso
Ginásio Colégio Santa Catarina Ginásio SEST/SENAT
Figura 6.10 – Limites de conforto nas curvas de variação de
temperatura do Dia Médio de verão
Quanto ao Ginásio do Colégio Santa Catarina tem-se que a curva de
temperatura se enquadra nos limites de conforto, em decorrência, principalmente,
das características do microclima local, com temperaturas externas mais amenas, de
maneira que mesmo com a envolvente acentuando as condições climáticas extremas
do exterior, ainda assim, os valores das temperaturas internas não atingem o limite
superior de conforto.
105
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Coração de Maria Paulo de Tarso Santa Catarina SEST/SENAT
Verão
Desconforto (Graus-hora)
Figura 6.11 – Graus-hora de desconforto no interior das edificações –
Período de verão
Pode-se afirmar, também, que em nenhuma das quatro edificações ocorre
desconforto em razão do frio no período de verão, já que as temperaturas mais
baixas registradas são superiores ao limite mínimo de conforto estabelecido segundo
a ASHRAE (2004).
Em relação aos dados de inverno, as quatro edificações apresentaram curvas
que não atingiram o limite inferior de conforto estabelecido a partir do ábaco da
norma ASHRAE (2004). Os gráficos da figura 6.12 expressam que durante todo o
período de Dia Médio as edificações não proporcionam conforto aos usuários em
razão das baixas temperaturas.
FERREIRA (2007, p. 106) comenta que este método alternativo apresenta
limites de conforto com temperaturas bastante elevadas para o período frio, por
desconsiderar a possibilidade de variação de vestimenta. De modo que não convém
analisar os graus-hora de desconforto comparando as duas estações do ano e, sim
estabelecendo relações entre as edificações dentro do mesmo período.
106
Ginásio Colégio Coração de Maria Ginásio Escola Paulo de Tarso
Ginásio Colégio Santa Catarina Ginásio SEST/SENAT
Figura 6.12 – Limites de conforto nas curvas de variação de
temperatura do Dia Médio de inverno
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Coração de Maria Paulo de Tarso Santa Catarina SEST/SENAT
Inverno
Desconforto (Graus-hora)
Figura 6.13 – Graus-hora de desconforto no interior das edificações –
Período de inverno
107
Acerca dos graus-hora de desconforto determinados a partir do
monitoramento de inverno (figura 6.13), pode-se afirmar que o Ginásio Escola Paulo
de Tarso mostra-se menos desconfortável em função das temperaturas internas mais
elevadas, que decorrem das características já citadas anteriormente (proximidade da
cobertura e baixo índice de ventilação), sendo que este aquecimento do ambiente
interno que a edificação proporciona mostra-se favorável no período de inverno.
Estabelecendo uma relação entre os graus-hora de desconforto decorrentes
das temperaturas externas e internas foi possível corroborar as análises anteriores
ao observar a figura 6.14 e constatar que no período de verão:
• O Ginásio do Colégio Coração de Maria apresenta desempenho
favorável já que a envolvente proporciona conforto aos usuários
apesar do elevado valor de graus-hora de desconforto no meio
externo;
• Os Ginásios da Escola Paulo de Tarso e SEST/SENAT mostram-se
desfavoráveis em função de que o desconforto verificado é mais
elevado no ambiente interno do que no externo.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Coração de Maria Paulo de Tarso Santa Catarina SEST/SENAT
Verão
Desconforto (Graus-hora)
Externo Interno
Figura 6.14 – Graus-hora de desconforto exterior x interior –
Período de verão
108
Quanto ao período de inverno, os valores de graus-hora de desconforto da
figura 6.15 permitem deduzir que:
• As edificações diminuem o desconforto do exterior com exceção do
Ginásio do Colégio Coração de Maria no qual o valor de graus-hora
de desconforto é maior internamente.
• O Ginásio da Escola Paulo de Tarso mostra o desempenho mais
favorável em função das características já comentadas anteriormente.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Coração de Maria Paulo de Tarso Santa Catarina SEST/SENAT
Inverno
Desconforto (Graus-hora)
Externo Interno
Figura 6.15 – Graus-hora de desconforto exterior x interior –
Período de inverno
Gin. Maior Volume
Pouco Ventilado
Gin. Menor Volume
Pouco Ventilado
Gin. Menor
Volume Ventilado
Gin. Maior Volume
Ventilado
A edificação é
confortável no
período de verão.
A edificação é
desconfortável no
período de verão.
A edificação é
confortável no
período de
verão.
A edificação é
desconfortável no
período de verão.
A edificação é
desconfortável no
período de
inverno.
A edificação é
desconfortável no
período de inverno,
porém foi a que
apresentou menor
valor de graus-hora
de desconforto.
A edificação é
desconfortável
no período de
inverno.
A edificação é
desconfortável no
período de
inverno.
Quadro 6.3 – Quadro-resumo da Avaliação dos Graus-Hora de Desconforto
109
No quadro 6.2 estão resumidas as informações geradas a partir da Avaliação
dos Graus-Hora de Desconforto.
6.4 Considerações Finais
A partir do observado nas três avaliações pôde-se estabelecer o quadro 6.4,
que faz uma apresentação geral na qual o desempenho de cada edificação é
qualificado segundo as informações obtidas a partir das análises realizadas. No
quadro, o preenchimento em vermelho indica que o ginásio apresentou desempenho
negativo no quesito, enquanto as unidades em cinza representam os aspectos
positivos do edifício.
AVALIAÇÃO
BIOCLIMÁTICA
AVALIAÇÃO DO DIA MÉDIO
AVALIAÇÃO DOS GRAUS-HORA
DE DESCOFORTO
Adequação ao
clima temp. de
Santa Maria
Adequação
ao período de
verão
Adequação
ao período de
inverno
Conforto no
período de
verão
Conforto no
período de
inverno
Ginásio de Maior Volume
Pouco Ventilado
Ginásio de Menor Volume
Pouco Ventilado
Ginásio de Menor Volume
Ventilado
Ginásio de Maior Volume
Ventilado
Quadro 6.4 – Quadro comparativo do desempenho térmico
dos ginásios analisados
De acordo com o quadro comparativo pode-se constatar que as edificações de
grande porte apresentam desempenho favorável em um maior número de quesitos,
de modo que a fim de estabelecer diretrizes projetuais para uma edificação esportiva
110
adequada ao clima temperado de Santa Maria é necessário voltar-se às
características positivas das duas tipologias de maior volume.
Tem-se, então, que para a devida adaptação ao clima em questão, nos
projetos de ginásios dever-se-ia priorizar as seguintes características:
• Grande volume – A fim de minimizar os efeitos da transmissão de calor
(decorrente dos ganhos térmicos através da cobertura) sobre os usuários;
• Elevada inércia térmica – Onde valores altos de superfície equivalente
pesada garantam o amortecimento da onda térmica;
• Ventilação seletiva – Através de esquadrias cuja operacionalidade permita:
No período de verão reduzir o fluxo de ar nos horários de temperatura mais
elevada (durante o dia) e intensificar o fluxo quando as temperaturas
externas estiverem amenas (durante a noite). No período de inverno
manter um nível mínimo de ventilação, apenas para suprimento de ar, nos
períodos de baixas temperaturas, e incrementar este fluxo nos horários
mais quentes do dia.
7 CONCLUSÕES
O principal objetivo deste estudo foi analisar o comportamento térmico de
edificações desportivas a fim de propor recomendações de projeto para ginásios
adequados ao clima temperado de Santa Maria. Pode-se afirmar, então, que os
métodos utilizados foram válidos, pois a partir dos dados levantados foi possível
avaliar as tipologias de maneira satisfatória, estabelecendo as diretrizes projetuais e
demais conclusões tratadas no decorrer deste capítulo.
Este trabalho também se mostra útil ao estudar um tipo de edificação cuja
quantidade de informações acerca de desempenho térmico e a relação do mesmo
com o clima mostra-se bastante reduzida, abrindo, assim, uma nova frente de estudo
sobre um tema pouco explorado.
O desempenho dos ginásios também permitiu concluir que o Ginásio de
Menor Volume Pouco Ventilado é adequado nos locais em cujo clima predominam as
baixas temperaturas, já que este tipo de edificação propicia o aproveitamento do
calor proveniente da cobertura. Pode-se concluir também que o Ginásio de Menor
Volume Ventilado se mostra apropriado aos climas quentes e úmidos, onde se tem
reduzida amplitude térmica diária. Já que a ventilação abundante característica desta
edificação faz com que as temperaturas internas se igualem às externas.
A partir da análise conjunta dos gráficos que relacionavam os valores de
redução de amplitude térmica com as propriedades construtivas de cada edificação,
foi possível concluir que a ação da ventilação se mostra mais influente e capaz de
interferir mais fortemente no desempenho térmico das edificações de menor volume.
As temperaturas externas dos ginásios apresentaram valores com diferenças
expressivas (apesar de o monitoramento ter ocorrido no mesmo período para as
quatro edificações analisadas), que de certa forma limitaram a análise comparativa
entre os ginásios. Analisando as diferenças nos valores de medição e a localização
de cada edificação estudada, pode-se concluir que nos pontos de monitoramento as
temperaturas externas sofreram influência do fenômeno “ilha de calor”, bastante
comum nas regiões centrais das cidades, como a área onde se situa o Ginásio do
Colégio Coração de Maria, cujas temperaturas externas se mostraram mais elevadas
tanto no verão quanto no inverno. Também pode ser notada a influência de maciços
112
de vegetação e grandes volumes d'água, como no Ginásio da Escola Santa Catarina,
situado nas proximidades da barragem do DNOS e do limite da cidade com rebordo
do Planalto (que apresenta vegetação expressiva), onde as temperaturas externas se
apresentaram mais amenas a tal ponto de que, mesmo com o desempenho
desfavorável da edificação, as temperaturas internas não ultrapassaram os limites de
conforto no período de verão.
Em relação às diferenças de amplitude das curvas de temperatura internas e
externas, pode-se afirmar que a redução de amplitude térmica diária apresentada
pela edificação não representa, necessariamente, a existência de amortecimento dos
extremos de temperatura externa, já que os ginásios apresentaram desempenho
diferenciado acerca de temperaturas máximas e mínimas do dia.
Acerca da avaliação dos Graus-hora de Desconforto pode-se afirmar que as
diferenças nos valores das temperaturas medidas externamente dificultaram a
análise comparativa, porém o método alternativo proposto pela ASHRAE (2004) veio
a confirmar as informações geradas pelas demais avaliações, como o desempenho
positivo do Ginásio do Colégio Coração de Maria no período de verão e o
comportamento térmico favorável apresentado pelo Ginásio da Escola Paulo de
Tarso no inverno. O método também se mostrou eficiente ao propiciar uma análise
mais específica, voltada aos valores atingidos pelas curvas de temperatura. Foi
através desta terceira avaliação que se pode verificar que, mesmo com uma
concepção projetual inadequada ao clima, o Ginásio do Colégio Santa Catarina
(situado num microclima mais ameno) apresenta temperaturas internas que não
ultrapassam os limites de conforto no período de verão, fundamentando, assim, a
conclusão de que a variável de maior interferência no desempenho térmico das
edificações é a temperatura externa.
Como conclusão principal deste estudo podem ser citadas as recomendações
de projeto tidas como de maior relevância para que os ginásios em questão
apresentem um comportamento térmico adequado ao clima de Santa Maria:
• O maior volume da edificação que (em função da altura de pé-direito somada à
quantidade de ar existente entre o nível do piso e a cobertura) diminui a
influência, sobre os usuários, do calor solar incidente, transmitido ao interior por
convecção ou radiação. Desta forma, tem-se um melhor desempenho térmico das
edificações no verão, considerado o período de maior rigor climático na região.
113
• A elevada inércia térmica do conjunto construído, que protege a edificação das
oscilações rápidas de temperatura, ocasionando o amortecimento da onda
térmica de maneira que os extremos de temperatura externa sejam atenuados no
interior da edificação.
Estas duas primeiras recomendações foram estabelecidas a partir das
análises que demonstraram que edificações com estas características apresentam
um desempenho térmico geral mais positivo do que as demais. Porém, cabe
destacar, que tanto uma quanto outra pode ser favorável num período e desfavorável
em outro, pois são propriedades invariáveis ao longo do ano e não possibilitam a
flexibilidade demandada pelos climas temperados, nos quais se tem necessidades
distintas ao longo do ano. Esta flexibilidade é garantida pela terceira recomendação
de projeto que é a ventilação seletiva, de fundamental importância para o
aproveitamento adequado das duas primeiras:
• A ventilação seletiva, através da qual o movimento convectivo do ar pode retirar
calor do ambiente nas horas mais quentes do verão (quando as temperaturas
internas estiverem mais elevadas do que as externas) ou também ceder calor ao
meio interno nos períodos mais frios do inverno (quando as temperaturas
externas estiverem mais elevadas do que as internas), desde que o manejo das
esquadrias e demais equipamentos para ventilação seja apropriado, conforme
especificado nas considerações finais do capítulo Análise de Resultados.
Caso estas características não possam ser contempladas no partido adotado
para uma edificação desportiva (em função dos condicionantes de projeto e demais
particularidades de cada situação), sugere-se, então, que:
• Se a edificação for obrigatoriamente de menor volume, faz-se necessário o
tratamento da cobertura a fim de reduzir os ganhos de calor pela mesma;
• Se na edificação não houver possibilidade de ventilação seletiva, é preferível que
ela seja de maior volume, a fim de que o grande porte garanta um amortecimento
térmico mínimo.
114
7.1 Sugestão para Trabalhos Futuros
A partir da realização deste estudo sugere-se que trabalhos futuros abordem
os seguintes temas:
• Aplicar a metodologia proposta na análise de edificações desportivas, segundo
diferentes critérios de comparação, tais como orientação solar, material
construtivo das vedações, valor de superfície equivalente pesada, compacidade
da forma em planta, etc.;
• Realizar simulações baseadas nos edificações desta pesquisa a fim de comparar
os resultados do monitoramento real com o simulado, e estudar alterações
projetuais (forma, sítio, materiais construtivos) que possibilitem um melhor
desempenho térmico dos ginásios analisados;
• Avaliar edificações desportivas considerando as diferentes configurações
climáticas do território brasileiro;
• Estabelecer uma metodologia de análise que inclua a consulta aos usuários a fim
de medir o nível de conforto térmico deste tipo de edificação.
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APÊNDICE A − Planilha de Edificações do Levantamento Preliminar
Edificações
Volume
[m³]
Capac. Térm. Total
[kJ/(m².K)]
Capac./m³
IVN
entrada
IVN
saída
IVN
Result.
Ventil.
Cruzada
Transp. x Opaco
[%]
Ginásio do Colégio
Coração de Maria
Vista em planta e corte
13.228,60
395.981,00
29,93
1,02
0,79
0,79
SIM
5,05
Ginásio do Colégio
Santa Maria
Vista em planta e corte
11.881,38
270.272,80
22,75
1,67
1,91
1,67
SIM
6,44
Ginásio 1 do Centro
Desportivo Municipal
Vista em planta e corte
32.735,19
589.801,50
18,02
0,48
1,50
0,48
SIM
8,20
Ginásio Didático
nº. 1 da UFSM
Vista em planta e corte
15.352,42
413.566,70
26,94
3,07
1,06
1,06
SIM
4,55
123
Edificações
Volume
[m³]
Capac. Térm. Total
[kJ/(m².K)]
Capac./m³
IVN
entrada
IVN
saída
IVN
Result.
Ventil.
Cruzada
Transp. x Opaco
[%]
Ginásio da Escola
Antônio Alves Ramos
Vista em planta e corte
10.017,88
171.780,20
17,15
2,68
2,22
2,22
NÃO
11,82
Ginásio Oreco
Vista em planta e corte
12.940,89
315.746,40
24,39
1,08
0,87
0,87
SIM
5,34
Ginásio do Parque Militar
Vista em planta e corte
17.543,60
403.024,40
22,97
2,30
0,29
0,29
SIM
8,53
Ginásio do
Regimento Mallet
Vista em planta e corte
19.485,21
254.848,40
13,08
3,08
0,16
0,16
SIM
7,72
124
Edificações
Volume
[m³]
Capac. Térm. Total
[kJ/(m².K)]
Capac./m³
IVN
entrada
IVN
saída
IVN
Result.
Ventil.
Cruzada
Transp. x Opaco
[%]
Ginásio de São Marcos
Vista em planta e corte
13.501,20
310.831,20
23,02
1,13
1,52
1,13
SIM
5,17
Ginásio SEST/SENAT
Vista em planta e corte
17.977,31
393.159,20
21,87
3,28
2,38
2,38
SIM
5,15
Ginásio AABB
Vista em planta e corte
5.607,69
190.249,00
33,93
1,46
1,09
1,09
SIM
8,41
Ginásio 2 do Centro
Desportivo Municipal
Vista em planta e corte
6.360,06
556.991,80
87,58
1,46
2,19
1,46
SIM
3,53
125
Edificações
Volume
[m³]
Capac. Térm. Total
[kJ/(m².K)]
Capac./m³
IVN
entrada
IVN
saída
IVN
Result.
Ventil.
Cruzada
Transp. x Opaco
[%]
Ginásio do Clube Atlético
Vista em planta e corte
8.669,20
268.814,30
31,00
2,39
0,87
0,87
SIM
4,94
Ginásio do Clube Socepe
Vista em planta e corte
7.195,54
301.377,10
41,88
1,17
0,82
0,82
NÃO
3,24
Ginásio do Colégio
Centenário
Vista em planta e corte
9.659,65
252.452,00
26,13
1,36
1,34
1,34
SIM
7,31
Ginásio do Colégio Santa
Catarina
Vista em planta e corte
6.774,10
174.501,30
25,76
2,62
3,29
2,62
SIM
10,11
126
Edificações
Volume
[m³]
Capac. Térm. Total
[kJ/(m².K)]
Capac./m³
IVN
entrada
IVN
saída
IVN
Result.
Ventil.
Cruzada
Transp. x Opaco
[%]
Ginásio da Escola
Duque de Caxias
Vista em planta e corte
4.902,21
199.358,00
40,67
1,76
0,56
0,56
SIM
2,83
Ginásio da Escola Luís
Vítor Sartori
Vista em planta e corte
4.345,38
150.322,40
34,59
2,38
3,08
2,38
SIM
5,23
Ginásio da Escola Marista
Santa Marta
Vista em planta e corte
6.732,14
247.363,00
36,74
3,41
2,88
2,88
SIM
8,57
Ginásio da Escola
Paulo de Tarso
Vista em planta e corte
5.086,28
127.686,80
25,10
1,73
0,82
0,82
SIM
4,35
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