Protetores Solares em Edificações_Análise de Máscara de Sombra

Os protetores solares são elementos arquitetônicos que, quando bem projetados e empregados, podem contribuir para a redução dos ganhos térmicos de uma edificação, e conseqüentemente, do consumo energético necessário para resfriar o ar em seu interior. Isso porque, impedindo a incidência de radiação solar direta nos fechamentos transparentes, diminui o efeito estufa e os aumentos da temperatura interna do ar que ele provoca.

Referência: CAPISTRANO, Gradisca de Oliveira Werneck de. Eficiência e forma de protetores solares externos em edifícios de escritórios: estudo de casos em Curitiba-PR. Unidade da USP. São Carlos,2008.

Link: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18139/tde-05122008-151122/pt-br.php

No que diz respeito à eficiência energética dos sistemas de proteção solar não há dúvida quanto à importância dos mesmos como elementos de controle seletivo dos ganhos térmicos. Em grande parte do Brasil a necessidade do controle total do acesso da radiação solar aos ambientes interiores é uma realidade diária. No caso do sul do Brasil, onde o clima composto por período frio e quente, a necessidade do controle seletivo se faz presente. Obviamente que, a função da edificação também deve ser considerada nessas análises iniciais. Em edificações residenciais, por exemplo, em período frio, a radiação solar é bem-vinda no espaço interior, o que pode não ocorrer em tipologias escolares, por exemplo, onde a radiação solar direta pode provocar ofuscamentos e, por conseguinte, desconforto visual.

Referência: Brise-soleil: da estética à eficiência energética. Eduardo Grala da Cunha

Link:http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/arquitextos/11.131/3844

Abaixo segue figura que mostra os ângulos de máscara de sombra para edificação localizada em Salvador-Ba, sob orientação de azimute 155.55 (SE). A máscara de sombra visa impedir a radiação solar direta no horário compreendido de 10h às 13h, do período de 22 de dezembro, conforme mancha de sol da última postagem.

Manchas de Sol em Edificação Residencial_Análise

ANÁLISE DE MANCHAS DE SOL EM EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL

ABERTURA DE 1,20M X 1,20M

As ilustrações abaixo retratam as entradas do sol em 4 típicos dias do ano: solstícios e equinócios. A atividade fora realizada com o programa Luz do Sol 1.1 

(http://www.labeee.ufsc.br/downloads/softwares/luz-do-sol). 

Fora considerada uma residência localizada em Salvador, sob as respectivas circunstâncias: Latitude -13; Nebulosidade 0; Orientação 155,55 (SE) e os dias (20/3; 20/6; 22/9 e 21/12).

Sobre a proposta de análise destacamos o seguinte:

Carta Solar

20 de março (sem barreira)

20 de março (com barreira)

Quais dias e horas a entrada do sol é pertinente? Quais dias e horas são desconfortáveis?

No período de 21 de dezembro a entrada do sol é muito desconfortável, pois trata-se de verão. No horário de 10h a entrada de sol é maior e a radiação toma o cômodo. Por volta do meio-dia apenas uma parte penetra no ambiente. Podemos destacar que mais cedo, de 6h até 9h a entrada é pertinente e favorece o aquecimento para despertar os usuários da residência. O cômodo é uma sala, que tem um quarto logo à esquerda, sendo assim a parede com sol reflete a luminosidade por conta de estante com espelhos situada próximo à abertura. Nos outros períodos do ano a entrada não é intensa.

  
       Nota: 
       Trata-se de uma planificação das paredes e piso: 
       na sequência temos parede esquerda, piso (retângulo no centro), parede direita e parede paralela à abertura (retângulo menor).
       As manchas são lidas da direita para a esquerda.

Os móveis no seu ambiente estão bem posicionados em relação ao sol que incide pela sua janela?

Como falado anteriormente, podemos afirmar que os móveis estão bem posicionados, pois ajudam a iluminar o ambiente (considera-se a cor branca) e, também, não recebem os aparelhos eletrônicos nenhuma radiação, o que impede a desmagnetização por exemplo. Apenas uma estante recebe a luz do sol e a reflete para o restante da sala, com menor percentual, bem como para a porta do quarto, o qual se torna mais iluminado naturalmente.

Quais dias e horários você considera que a mancha de sol no seu ambiente poderia ser evitada completamente?

Poderia a mancha ser evitada no verão (21/12). Fora simulada barreira (telhado de 1,50m de projeção horizontal - inclinação de 30%). Vale salientar que mesmo com a barreira o sol ainda penetra. No inverno acontece o contrário, onde a luz do sol não penetra naquelas condições (com ou sem barreira) - considera-se desfavorável, uma vez que neste período necessitaria da luz do sol para aquecer o ambiente. 

20 de junho (sem barreira)

20 de junho (com barreira)

22 de setembro (com barreira)

22 de setembro (sem barreira)

Fallingwater

Ventilação_Conforto térmico

Uma das características de um bom partido arquitetônico, baseado em conceitos de bioclimatologia, é a observância quantos aos elementos naturais. O destaque neste tópico é quanto à Ventilação, a qual permite regular as trocas térmicas de um ambiente se bem aproveitada. O modelo mais utilizado em regiões de clima tropical úmido é a ventilação cruzada ou até mesmo o efeito chaminé. Ambos permitem a retirada do ar quente do ambiente, além da promoção do resfriamento (melhora e regula a temperatura interna). Válido salientar que tal mecanismo funciona como um método, inclusive, de higienização, pois permite também a renovação do ar, que muitas das vezes se torna saturado. As orientações das fachadas e/ou aberturas devem ser observadas para que, com o uso de sistemas que mensuram e detectam as correntes de ventos, possam aproveitar o elemento natural e dispensar o uso de equipamentos (ar-condicionado). 

Recomendação de leitura do livro de Roberto Rivero: Arquitetura e Clima - Acondicionamento térmico natural. Editora da Universidade. Capítulo: A ventilação.

Clima Tropical Úmido_Modernismo: Análise de conforto

Arquitetura moderna e conforto ambiental nos trópicos – diretrizes aplicáveis às casas de Lucio Costa na Gávea, Rio de Janeiro

Ingrid C. L. Fonseca, Eliane Barbosa, Adriana Alvarez, Maria Maia Porto

As decisões de projeto, como implantação, orientação das fachadas, tamanho e posicionamento das aberturas, definição dos elementos de sombreamento e redirecionamento da luz natural, escolha dos tipos de esquadria, distribuição dos espaços internos e escolha das cores de revestimento externo e interno, influenciam diretamente no conforto ambiental e devem ser criteriosamente definidas já nas fases iniciais e detalhadas ao longo do processo de projeto.

Em meio às diferentes soluções de projeto apresentadas nas residências em estudo, a busca por espaços contínuos e fluidos foi uma constante, de modo que o excesso de luz natural ou ganho de calor fossem controlados por meio de dispositivos para não prejudicar a qualidade do conforto no interior dos ambientes.

Clima Tropical Úmido_Procedimentos

Os trechos abaixo, extraídos de literatura referenciada em seguida, podem nos mostrar um pouco sobre os partidos arquitetônicos de regiões com clima tropical úmido (i.e. Salvador), ou seja, sobre as condicionantes que devem estar presentes para a concepção de um projeto com a garantia do conforto térmico, onde os fluxos térmicos e condutividades podem ser trabalhados com dispositivos criativos, práticos e baratos, mas que também, a depender do cliente, podem ser mais sofisticados.

ANEXO 06 - RECOMENDAÇÕES PROJETUAIS PARA CLIMA TROPICAL ÚMIDO 1

Adaptado dos trabalhos de Gonzales et al, (v.2., 1986), Koenigsberger et al (1980), Lavigne (1994), Arizmendi (1980), Alucci et al (1986).

http://www.fau.ufrj.br/prolugar/arq_pdf/dissertacoes/Dissert_Paulo%20Afonso_PDF/ANEXO-06.pdf

Configuração urbana

·      Utilizar o terreno circundante, as construções próximas ou a vegetação para aumentar a exposição aos ventos durante a estação quente;

·    Evitar a localização de massas de água a montante dos ventos dominantes, que aumenta a alta umidade relativa do ar (sempre acima de 70%).

Paisagismo

Concepção de paisagismo orientada para proporcionar vantagens em termos de energia e estética, utilizando a vegetação como proteção/redutor de incidência dos raios solares na edificação.

·    Localizar áreas verdes de modo a não prejudicar a ventilação natural durante a estação quente (evitar áreas verdes a montante dos ventos dominantes);

·    Prever sombreamento nos locais de permanência prolongada, áreas de pedestres e pontos de ônibus;

·    Utilizar o terreno circundante, a vegetação e estruturas para criação de sombras;

·  Utilizar capa vegetal e reduzir ao mínimo as superfícies pavimentadas para resfriar o entorno dos edifícios, especialmente na direção dos ventos dominantes, e amenizar a reflexão dos raios solares que incidem sobre a superfície do solo circundante;

·    Sombrear as superfícies pavimentadas;

·    Reduzir ou eliminar a reflexividade das superfícies exteriores próximas às aberturas expostas ao sol;

·  Ofuscamento - evitar o uso de grandes superfícies polidas (metais, vidros e granitos), brancas ou brilhantes (pinturas esmalte alto brilho) ou expostas à radiação direta do sol; dar preferência a cores“terrosas”/suaves.

Paredes exteriores

Em edifícios de até dois pavimentos, têm menor influência no conforto interno do que a cobertura,embora qualquer redução na quantidade de calor que passa para o interior dos edifícios melhora as condições de habitabilidade. Devem ser de materiais leves, de baixa capacidade térmica, mais para garantir a privacidade e proteção contra as intempéries do que como barreiras térmicas. Seu projeto deve procurar:

·     Aumentar a condutância total das vedações externas e diminuir a condutância das vedações orientadas para o norte;

·      Paredes protegidas da incidência direta do sol, especialmente as orientadas para leste e oeste;

·    Brises/proteções horizontais em toda superfície norte, inclusive nas paredes e brises verticais móveis nas paredes verticais este/oeste, se possível de dupla camada com ventilação intermediária;

·   Se possível proteger as paredes orientadas para leste e oeste com vegetação (árvores, trepadeiras, etc.);

·  Quando não for possível o uso de vegetação, utilizar paredes duplas ou dotadas de dispositivos de proteção opacos à radiação e transparentes ao vento, que possibilitem a circulação do ar no espaço intermediário com a parede em contato com o ambiente interno;

·   Superfície externa das paredes que recebem radiação solar deve ser refletora — cores claras, evitando o uso de grandes superfícies lisas de cor branca ou envidraçadas, verdadeiros radiadores de luz que provocam ofuscamento e desconforto no seu entorno imediato;

·  Paredes devem ter coeficiente de transmissão térmica ar-ar máximo de 2,8 w/m2 oC, fator solar3 máximo de 4% e tempo de transmissão térmica máximo de 3 horas;

·  Vedações externas homogêneas, devem ser executadas com espessuras superiores a 0,25m, com materiais de baixa difusividade (capacidade de um material transmitir uma variação de temperatura, independentemente da potência térmica em jogo) e grande efusividade (capacidade de um material absorver ou restituir uma potência térmica);

·   Vedações externas de dupla camada (camada externa isolante e interna de grande efusividade) são mais eficientes para reduzir a variação interna de temperatura provocada por oscilações da temperatura exterior, sem necessidade de utilizar vedações internas espessas e de grande efusividade;

 

Janelas e proteções solares

Seu projeto deve assegurar ventilação natural permanente na direção do corpo dos usuários dos ambientes, para restabelecer a sensação de conforto, acelerando o resfriamento pelo processo evaporativo. As aberturas são mais permeáveis à passagem de calor do que as paredes5e devem ser bem projetadas para evitar que os ganhos térmicos obtidos pelas paredes sejam anulados e devem:

·      Ser orientadas preferencialmente na direção dos ventos dominantes;

·      Ser transparentes à ventilação, direcionando as correntes de ar na direção do corpo dos habitantes;

·   Ser opacas à radiação solar (direta e difusa) — as demais funções (iluminação, vista para o exterior, privacidade, etc.) têm menor relevância do ponto de vista do conforto térmico;

·     As aberturas para leste ou oeste devem ser estreitas e altas;

·    Nas fachadas norte e sul, recomenda-se aberturas que ocupem de 40 a 80% da área da parede -  a superfície envidraçada não deve ocupar mais do que 20% da área da parede, e deve estar totalmente protegida da radiação direta do sol mediante a correta orientação dos edifícios, da utilização dos elementos de sombra existentes no entorno dos edifícios (outros edifícios, árvores, etc.) ou através de dispositivos externos (venezianas, brises, anteparos, etc.) que limitem a penetração dos raios solares.

Sala_Mancha de Sol_Atividade