ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
Índice
• Conforto na arquitectura bioclimática
• A saúde dos utilizadores no edifício bioclimático
• A forma do edifício bioclimático
• Inércia térmica
• Controlo térmico no edifício bioclimático
• Ventilação
• Climatização através do subsolo
• Climatização por radiação
• Energia solar
• A iluminação no edifício bioclimático
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CONFORTO NA ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
Conforto térmico
• Temperatura média de Portugal – entre 18 e 26º C
• Conforto térmico do edifício bioclimático – entre 18 e 28º C
(Nunes & Tirone, 2008)
• Temperatura interior de Inverno entre 20º - 22º C e de verão entre 24º - 26º C
• Humidade na região mediterrânica deve ser de 40 – 50% para o Inverno e de 50 – 60% para o verão
• Temperatura média radiante 3º C abaixo da temperatura do ar interior
• Velocidade do ar para o Inverno entre 0.1 – 0.15 m/S e para o verão de 0.25 m/S;
(Ordem dos Arquitectos [OA], 2001)
• Um edifício bem isolado tem as superfícies internas mais quentes, o simples ganho de 1º C no interior, devido ao bom isolamento, significa uma redução de até 10% de consumo de energia para aquecimento
(OA, 2001)
Conforto visual
A luz natural é a mais confortável para a vista humana pelo que deve ser amplamente explorada, recorrendo-se à iluminação artificial apenas como complemento.
• Campo visual agradável depende da quantidade, qualidade e distribuição da luz
Pretende-se;
• Iluminação com intensidade óptima
• brilho uniforme
• eliminação de zonas sombrias e pontos de encadeamento dentro da divisão. (OA, 2001)
Qualidade do ar interior
Uma óptima ventilação implica a circulação de ar, de fácil controlo e regulação, de forma a renovar o ar interior eliminando poeiras, poluentes, microrganismos e odores.
Sempre que possível optar pela ventilação natural. (Gonçalves & Graça, 2004)
• Vãos até ao tecto de forma a libertar o ar quente acumulado na parte superior da sala
• Prever ventilação cruzada
• Os sistemas de ventilação mecânica têm que permitir uma fácil manutenção, principalmente a nível higiénico (OA, 2001)
Conforto acústico
Dentro de um edifício a poluição sonora surge;
• do tráfego automóvel resultado da ventilação natural,
• de actividades internas devido à abertura de fontes de ventilação e comunicações entre espaços,
• da estrutura e acabamentos que propagam os impactos (OA,, 2001)
Os métodos para atenuar os ruídos podem ser;
• materiais para revestir a pele dos edifícios,
• utilização de vegetação de forma a oferecer barreira ao ruído
• utilização da água para camuflar a poluição sonora (Nunes & Tirone, 2008)
Os métodos para atenuar os ruídos podem ser;
• Vidros duplos laminados de 6 a 8mm reduzem o ruído em cerca de 35dB, podendo chegar até aos 46dB
• Pavimentos flutuantes impedem que os ruídos de percussão
• Dois panos de tijolo de 11cm com 5cm de lã de rocha entre os panos sendo um dos panos rebocado, pelo lado interior, na espessura de 2cm.
• Silenciadores nas saídas do ar dos sistemas mecânicos de ventilação e extracção.
• Apoios anti-vibráticos, nos elevadores, transformadores eléctricos, portas automáticas, piscinas e banheiras de hidromassagem. (OA, 2001)
Silenciador p/ dipositivos mecâncios
Vidro duplo = controlo térmico e acústico
Piso flutuante permite controlo acústico entre andares
SAÚDE DOS UTILIZADORES DO EDIFÍCIO
Materiais amigos do ambiente são os mais saudáveis para se enquadrar em qualquer habitat
• A circulação de microrganismo e poeiras em geral são causa de doenças e alergias
• O excesso de ruído provoca problemas como stress, cansaço e desconcentração
• O ar interior pode ser contaminado com compostos prejudiciais oriundos de materiais poluentes (OA, 2001)
Objectivos a cumprir para uma boa qualidade do ar interior
• Afastado de grandes vias de tráfego automóvel
• Vegetação circundante – permite a absorção de poluentes
• Ventilação controlada – permite evitar correntes de ar e entrada de ar impróprio
• Extratores de ar em zonas de fumo e/ou fonte de poluição interior
• Permitir a entrada de luz solar (OA, 2001)
Utilizar materiais construção naturais = mais saúde p/ utilizadores
Precauções extremas na retirada de amianto de um edifício
O edificio doente causa no utilizador problemas respiratórios, enxaquecas e alergias
Sistemas de ar condicionado sem manutenção de limpeza são disseminadores de doenças como a legionela, gripes, alergias, etc.
Uma correcta forma do edifício maximiza o seu potencial energético e reduz o consumo de energia entre 30 – 40%. (OA, 2001)
• Espaços sociais e privados a sul, a norte dispõem-se zonas pouco frequentadas ou húmidas
• Zona norte deve ter uma área tampão na comunicação com as divisões a sul, geralmente as circulações Gonçalves & Graça (2004)
Amplos envidraçados voltados a sul
Envidraçados protegidos por pala como dispositivo de protecção solar no verão
As zonas sociais e intimas são voltadas a sul, para os ganhos solares passivos, a norte ficam zonas húmidas e closet´s.
INÉRCIA TÉRMICA
O clima mediterrânico apresenta grandes amplitudes térmicas em curtos espaços de tempo, deste modo a inércia térmica do edificado é essencial.
• A alvenaria tem uma troca térmica lenta com o exterior - As temperaturas de pico manifestam-se em curtos espaços de tempo não tendo forma de acumular-se nas paredes e passar para o interior do edifício
• A saturação da inércia térmica obtêm-se com um bom sistema de ventilação natural, a ocorrer nas noites de verão, com o objectivo de arrefecer e permitir que a alvenaria obtenha capacidade de inércia térmica para o dia seguinte
• Em climas mais quentes é preferível um acabamento claro para o exterior da parede (Nunes & Tirone, 2008)
Uma parede com boa inércia térmica não transmite a temperatura exterior para o interior, tendo este uma temperatura constante tanto de inverno como de verão.
CONTROLO TÉRMICO DO EDIFÍCIO
O volume do edifício serve como defesa do espaço exterior e é constituído por partes opacas e envidraçadas.
• Partes opacas – paredes, coberturas e pavimentos – comportamento estático
• Envidraçados – vãos – comportamento dinâmico
Estufa solar
A parede de comunicação c/ interior deve ter a inércia térmica suficiente para acumular o calor fornecido pela estufa e liberta-lo, gradualmente, à noite. No verão deverão ser abertos os planos envidraçados
A estufa solar absorve a energia solar e transmiti-a para o interior através de grelhas nas paredes, os envidraçados da estufa devem ser móveis de maneira a interromper a função de estufa no verão.
Isolamento paredes
Podem-se isolar as paredes pelo lado interior, entre paredes duplas – o mais corrente na Europa e pelo exterior – o mais eficiente, conforme esquema;
• Alvenaria
• Esferovite mínimo 6mm
• Perfis PVC como cantoneiras
• Tela vidro 150g/m2 embebida argamassa acrílica
• 2ª demão argamassa acrílica
• Tela vidro 200 ou 560g/m2, facultativo
• Duas demão de revestimento acrílico de composição complexa e pigmentada, para maior resistência
(Nunes & Tirone, 2008)
Outra alternativa é a fachada ventilada; após a esferovite é colocada uma estrutura de fixação mecânica para lajes pedra ou outros.
Parede com isolamento pelo exterior = maior e mais completa eficiência no isolamento.
Isolamento coberturas
As coberturas tradicionais inclinadas levam, sobre a estrutura, a sub-telha seguido de isolamento com mínimo de 40mm seguido do revestimento cerâmico. Mais contemporâneas são coberturas planas onde vários arquitectos utilizam o seguinte esquema;
1 – Laje com pendente de 1%
2 – Tela de impermeabilização
3 – Feltro ou geotextil
4 – Isolamento térmico
3 – Feltro ou geotextil
5 – Piso transitável
Isolamento térmico de cobertura plana.
Sombreamento de vãos
Os vãos exteriores interrompem o isolamento, além dos vidros deverem ser duplos laminados, é necessária a instalação de dispositivos de sombreamento pelo exterior nos alçados nascente, sul e poente.
INVERNO – FACHADA SUL
Incidência solar na fachada sul durante o Inverno (08h – 16h), esta é uma estação que requer aquecimento, sendo esta orientação óptima para a entrada de radiação solar no edifício.
Fonte; Gonçalves & Graça (2004)
Fonte; Gonçalves & Graça (2004)
Comportamento da pala orientada a sul, com o ângulo solar de inverno, nesta estação a radiação solar incide directamente no envidraçado promovendo o aquecimento interior.
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VERÃO – FACHADA SUL
No verão o percurso do sol é mais próximo do zénite, a sua incidência sobre os vãos orientados a sul faz-se com grandes ângulos, o que reduz os ganhos solares que são dispensáveis nesta estação. Incidência solar na fachada sul durante o verão
Fonte; Gonçalves & Graça (2004)
Fonte; Gonçalves & Graça (2004)
Comportamento da pala orientada a sul, com o ângulo solar de verão, nesta estação a radiação solar é interrompida pela pala evitando o sobreaquecimento interior.
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INVERNO – FACHADA NASCENTE
No Inverno a fachada nascente recebe a radiação solar por um pequeno ângulo de incidência e durante poucas horas, devido ao facto do sol nascer perto da orientação sudeste, situação pouco recomendada sendo esta uma estação com necessidade de aquecimento.
O ineficaz ganho solar é idêntico na fachada poente, entre as 14h e as 17h.
Fonte; (Gonçalves & Graça, 2004)
Fonte; Gonçalves & Graça (2004)
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VERÃO – FACHADA NASCENTE
No verão as fachadas orientadas a nascente, estação com necessidade de arrefecimento, recebem radiação solar por longas horas, desde o nascer do sol, próximo do nordeste, até cerca do meio-dia. Os ângulos de radiação ficam próximos da perpendicular dos vãos com esta orientação o que potencia os ganhos solares indesejáveis para esta estação.
O excessivo ganho solar é idêntico na fachada poente, entre as 12h e as 21h.
(Gonçalves & Graça, 2004)
Fonte; Gonçalves & Graça (2004)
Ângulo solar nascente ou poente, no verão a radiação solar deve ser interrompida do contacto com o envidraçado, uma das formas é a colocação de lâminas verticais pelo exterior do vão, devido à radiação solar não ser interrompida, por uma pala, resultado do ângulo deste quadrante.
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Caixilho
Caixilharia deve oferecer uma condição estanque evitando as pontes térmicas.
Optar por modelo reciclável, o mais comum é o alumínio anodizado.
(Nunes & Tirone, 2008)
25 a 30% dos gastos energéticos devem-se a fugas de calor pelos envidraçados na estação fria. (DECO, 2008)
Vidros
• As áreas envidraçadas, equipado com vidro duplo, pelo menos.
• Alçado norte ou vão sempre sombreado Vidro com factor U de 1,1
• Alçados nascente/poente/sul Vidro com factor U de 1,6
• Factor U = coeficiente de transmissão térmica do vão,
• Espessuras; de 8mm para o vidro exterior e de 6mm para o vidro interior, caixa-de-ar de 10mm. (Nunes & Tirone, 2008)
• Para climas mais quentes existe uma película, para colocação no vidro, e que reduz o calor do exterior para o interior dos edifícios.
• Preencher a caixa-de-ar com gás árgon ou crípton aumenta a capacidade de isolamento em cerca de 20%
• Um vidro simples transmite 85% da luz incidente e tem um valor K de cerca de 6.0
• Um vidro duplo transmite 80% da luz e tem um valor k de cerca de 3.0
• Um vidro duplo preenchido a gás árgon tem um valor K de cerca de 1.5 com uma transmissão de luz de cerca de 77%,
• Valor K em W/m2K é a referência de isolamento do vidro. (OA, 2001)
Janela preenchida com gas Argon
VENTILAÇÃO
TIPOS – Ventilação pode ser natural, mecânica ou mista
2 FACHADAS – Vãos em extremidades opostas facilita a circulação transversal do ar
EDIFICIOS POUCO FUNDOS – Uma boa ventilação dá-se em edifícios pouco profundos, a distância entre as fachadas opostas não deve ultrapassar 5 vezes o pé direito do edifício
TECTOS ALTOS – Em edifícios com vãos unilaterais a boa ventilação só alcança 2 vezes o pé direito – deverá ter tectos altos
VÃOS C/ BANDEIRA SUPERIOR – A ventilação óptima localiza-se na parte superior das divisões justificando a colocação de bandeiras superiores basculantes ou oscilo batentes (OA, 2001)
CLIMATIZAÇÃO P/ SUBSOLO
O ar por debaixo da terra tem uma temperatura constante durante o ano, cerca de 18º
CONSTITUIÇÃO DO SISTEMA
PROFUNDIDADE – Tubagem colocada, horizontalmente por debaixo da terra, a uma profundidade de 1.5 – 3.0m
COMPRIMENTO – Com 10m no percurso horizontal
DIAMETRO – diâmetro dos tubos oscila entre os 0.20-0.30m
A tubagem entra em comunicação com o edifício através de grelhas de ventilação projectando para o seu interior o ar climatizado
A velocidade do ar interior situa-se entre 4-8m/s com o objectivo de evitar o fenómeno de condensação (OA, 2001)
Climatização do ar pelo subsolo, o ar exterior estabiliza abaixo da terra e entra no interior do edifício com valores perto da temperatura óptima.
CLIMATIZAÇÃO P/ RADIAÇÃO
Regulação da temperatura das superfícies como os pavimentos, tectos e paredes
Temperatura da pele do corpo humano = média da temperatura radiante com a temperatura do ar
CONSTITUIÇÃO DO SISTEMA
LOCALIZAÇÃO – canalizações inseridas no interior da laje de betão ou na alvenaria/acabamento das paredes, ou no interior de tectos falsos
FUNCIONAMENTO – no interior das canalizações circula água quente, cujo aquecimento consome menos energia do que um aquecimento eléctrico (OA, 2001)
ENERGIA SOLAR
FOTOVOLTAICOS – Painéis fotovoltaicos transformam a radiação solar em kW
PAINEIS SOLARES – Painéis solares utilizam a radiação solar aquecimento de água
ORIENTAÇÃO – Orientação a sul podendo ocorrer desvios até 30º sem diminuir
INCLINAÇÃO – Inclinação inferior ao da latitude = melhor captação da insolação de verão em que o sol anda mais alto
SISTEMA – Painéis fotovoltaicas podem ser ligados ao sistema de rede ou apenas para utilização do próprio, a primeira solução transfere a energia produzida em excesso evitando a necessidade de se recorrer a baterias de armazenamento (OA, 2001)
RENDIMENTO – Painel solar de 1m2 fornece até 70% das necessidades em água quente para uma pessoa
OUTRAS FONTES – A par destes equipamentos é necessário prever outros para fornecer energia em alturas de sol encoberto prolongado Nunes & Tirone (2008)
LIMITES – A iluminação natural só funciona até 2 vezes a altura do vão = divisões mais curtas
FORMA;
OPÇÃO A – Janelas altas favorecem mais a iluminação
OPÇÃO B – Janelas baixas favorecem mais as vistas
OPÇÃO IDEAL – Janelas que arrancam a poucos cm do chão e se prolongam até ao tecto
BANDEIRA SUPERIOR – Para optimizar a iluminação e sombrear o vão, quando necessário, optar por bandeira superior à pala ou estore exterior, a parte superior da pala terá um acabamento reflector
ISOLAMENTO – Um óptimo isolamento térmico no envidraçado, em especial na bandeira superior sem dispositivo de sombreamento
SOMBREAMENTO – Estores de laminas exteriores = evita a projecção solar directa sobre o envidraçado ao mesmo tempo que projecta a iluminação natural para o interior
EFICIÊNCIA – Uma combinação de luz natural com iluminação de elevado rendimento reduz cerca de 30-50% de gastos energéticos. (OA, 2001)
(Nunes & Tirone, 2008)
