Conforto térmico, como chegar lá? Queremos sentir CALOR ou FRIO? É claro que não. A questão principal é – Por onde começar?
Nesse post iremos destrinchar as táticas e estratégias que são utilizadas para obter o conforto térmico em ambientes. Então, por onde você deve começar? Onde colocar o seu foco e tempo?
Primeiramente o tempo deve ser gasto obtendo o máximo de informações possíveis, analisando e comparando com sua própria realidade.
Aqui você tem um guia para auxiliar o entendimento de isolamento e conforto térmico. Prontos para começar? Então vamos lá!
Muitas das estratégias aqui citadas também servem para isolamento acústico, confira nosso post do assunto
Primeiro vamos separar as orientações em capítulos, onde você pode consultar conforme sua necessidade.
1 – O que é o calor?
- 1.1 – Definição
- 1.2 – Sensação térmica
- 1.3 – Propagação de calor
- 1.4 – Inércia térmica
2 – Análise da energia térmica na casa
- 2.1 – Avaliação e analise da locação do imóvel
- 2.2 – Análise dos ventos
- 2.3 – Análise do Sol
3 – Soluções para melhoria do conforto térmico de uma residência
- 3.1 – Insolação / sombreamento de janelas e fachadas
- 3.2 – Isolamento térmico e sombreamento para cobertura e paredes
- 3.3 – Pisos
- 3.4 – Como melhorar a ventilação dos ambientes
- 3.5 – Resfriamento evaporativo
- 3.6 – Parede verde
- 3.7 – Telhado verde
Capítulo 1
Conceitos básicos
1.1. – O que é temperatura?
Temperatura é o grau de agitação das moléculas de um corpo, quanto maior a temperatura mais as moléculas se agitam.
Para medição de temperatura no Brasil é utilizada a unidade de medida graus Celsius (ºC), apesar disso em outros paises ou para outras aplicações podem ser utilizadas as unidades de medidas em Fahrenheit(ºF) ou em Kelvin (K)
1.2. – O que é calor?
O calor é a energia térmica em transito e ocorre pela diferença de temperatura entre corpos. Dentre as unidades de medida para calor são o BTU, a caloria(cal) e o Joule(J) este último a unidade padrão segundo o sistema internacional de unidades(SI)
Calor sensível
Q=m.c.∆t
É a quando um corpo cede ou recebe uma quantia de calor capaz de alterar a temperatura sem que haja mudança de estado nas moléculas.
Calor latente
Q=m.L
Calor latente ocorre durante a mudança de estado físico de um corpo, é a quantidade de energia térmica absorvida ou cedida na mudança.
1.3. – O que é sensação térmica?
A sensação térmica é a temperatura percebida por nós em uma determinada situação. O nosso corpo é provido de mecanismos para ajustes da nossa temperatura e fatores como a velocidade do vento e a umidade influenciam diretamente na transferência de calor.
A temperatura corporal ideal é entre 36ºC e 36,7ºC e, para regular essa temperatura em locais quentes muitas vezes é necessário o suor que, através da evaporação da água, mantem a temperatura dentro do ideal. Porém em um ambiente de alta umidade a evaporação da água é dificultada e causa no corpo uma sensação térmica maior. Já a umidade para temperaturas mais baixa tem o efeito contrário e aumenta a sensação de Frio
O Vento assim como a radiação solar altera a sensação térmica.
1.4. – Formas de propagação ou transferência de Calor: Condução, Convecção e irradiação
Afim de se entender o conforto térmico e fundamental entender os conceitos básicos de propagação e transferência de calor, pois, todas as estratégias de conforto térmico basicamente são estratégias para se impedir ou permitir a transferência de calor entre corpos. Abaixo irei detalhar os conceitos básicos sobre esse tema
Condução de calor
Condução de calor é a transferência de calor que ocorre entre átomos e moléculas quando há uma diferença de temperatura. Ocorre em substâncias em qualquer estado físico, apesar disso, nos sólidos este fenômeno ocorre com mais intensidade, pois, a posição fixa dos átomos e moléculas favorece a frequência em que ocorrem as colisões entre as partículas
Conveção
A transferência de calor por convecção é a transferência que ocorre por meio de movimento dos fluidos. É a forma predominante de transferência de calor em líquidos e gases. É sabido que a temperatura impacta diretamente na densidade dos gases e líquidos, devido a esse fenômeno, sempre que um fluido é aquecido, a parcela aquecida fica mais leve e sobe e, a massa mais fria na parte superior desce e recebe o aquecimento da fonte, isso acarreta em um fenômeno de transferência de massa e temperatura no interior de um fluido, provoca correntes e transferência de calor.
Irradiação
Irradiação é o método de transferência de calor que se propaga até mesmo pelo vácuo por meio de ondas eletromagnéticas. A radiação pode ocorrer em diversos comprimentos de onda, ocorre principalmente na parcela de luz visível, luz ultravioleta e infravermelho.
Aquela sensação de calor que sentimos próximo a uma fogueira é provocada principalmente pela radiação infravermelha, uma radiação de baixa energia, possui energia necessária para fazer os átomos de uma substância vibrarem mas sem provocar uma reação.
Materiais e o próprio corpo humano emite radiação na frequência do infravermelho, não são vista pelos nossos olhos mas, podem ser detectadas com sensores. Quanto mais quente é um objeto, mais infravermelho esse corpo emite.
1.5 – O que é Inércia térmica?
Para compreender do que se trata a inercia térmica irei retornar com o conceito de calor sensível.
Q=m.c.∆T
Calor é igual a massa vezes o calor específico vezes a variação de temperatura
Pode ser entendido também como ∆T=Q/(m*c)
Da equação acima dá para tirar duas conclusões, para uma mesma incidência de calor(Q), quanto maior a massa ou o calor específico, menor será a variação de temperatura(∆T)
Deixando de lado as equações o que isso significa?
Quanto maior a Inercia térmica de um elemento maior é a capacidade deste em absorver calor com pouco aumento de temperatura.
Quanto maior a massa de um objeto maior é sua inercia térmica
Capítulo 2
Análise da energia térmica na casa
Na etapa de projeto de uma residência ou outra construção é imprescindível realizar a análise de fatores como clima local, posicionamento do sol e características do vento da região afim de realizar um projeto que atenda os parâmetros necessários de conforto térmico.
2.1. – Análise do Sol
Um dos fatores mais importante na determinação de escolha de terrenos e escolha de posicionamento de janelas e portas é o Sol. É fundamental entender o posicionamento do sol para que não tenhamos problemas de excesso de calor ou frio posteriormente. Os profissionais da área fazem uso de cartas solares com essa finalidade, entender o posicionamento do sol afim de se realizar o projeto arquitetônico, brises, janelas assim como posicionamento de árvores. Entender o posicionamento do sol é entender as sombras.
As cartas solar para cada região pode ser obtida em https://www.sunearthtools.com/dp/tools/pos_sun.php
2.2. – Análise dos ventos e temperaturas médias
Afim de planejar o posicionamento de janelas é importante se conhecer a direção dos ventos predominantes de uma região. Uma análise e projeto bem feito pode propiciar a troca do ar aquecido no interior de um ambiente por um ar fresco vindo de fora.
Além disso é fundamental entender como se comporta as temperaturas em determinado local em cada época do ano
Essas informações podem ser obtidas em:
Capítulo 3
Soluções para melhoria do conforto térmico de uma residência
A transmissão do calor para um ambiente se dá por três formas
- Por meio do ar, pelas aberturas situadas nas portas, nas janelas. Convecção
- Por meio da própria construção, paredes e coberturas por meio da condução.
- Através da irradiação proveniente do sol que adentra o ambiente por meio das janelas ou aberturas.
Além desses 3 itens é necessário dissipar a própria energia gerada dentro de casa, seja pelas pessoas que ali moram ou por equipamentos como chuveiros, fornos, equipamentos eletrônicos no geral.
3.1-Insolação/sombreamento de janelas e fachadas
O sol irradia energia média equivalente a 1000W por m² na superfície terrestre, e, esta energia pode ser utilizada para aquecer um ambiente e em locais quentes deve ser evitada no interior das residências.
No caso de necessidade de evitar essa energia térmica vinda do sol, principalmente em locais muito quentes, é necessário analisar uma série de fatores na construção de uma residência.
Em um projeto de uma residência analisamos os cômodos da seguinte forma. Os cômodos em que se planeja uma permanência longa e contínua como quartos e salas, evitamos ao máximo as fachadas com maiores incidência solares e, cômodos como corredores, escadas, banheiros os alocamos nesses locais de maiores incidência solares.
No caso de necessidade de janelas nas fachadas com grande insolação solar podem ser planejados brises e estratégias de sombreamento da janela.
Brises
Os brises são elementos que protegem as janelas e fachadas da incidência solar direta. São projetados se levando em consideração a incidência solar e são muito bonitos.
Películas de janela
As películas, quando de qualidade, podem ser um aliado na redução da temperatura interna de janelas
Vidros duplos e triplos
A escolha das janelas possuem grande importância no conforto térmico dos ambientes, providos necessariamente de vidros, estes são o principal elemento construtivo da janela em que se deve tomar cuidado, além disso a esquadria é muito importante, a esquadria deve ter qualidade de maneira a reduzir a transferência de calor por meio de condução.
Em locais muito frios costumam ser utilizados vidros duplos e triplos, que, além de custarem muito promovem elevado isolamento térmico com o ambiente externo acarretando em economia com calefação
3.2 – Estratégias para cobertura e paredes
As paredes e coberturas podem transmitir bastante calor para o interior de uma residência, para evitar tal transferência de calor podem ser adotadas estratégia de isolamento térmico, sombreamento e inercia térmica.
Isolamento térmico de paredes e cobertura
O isolamento térmico de paredes e cobertura reduz a transmissão de calor por condução nos elementos de vedação e, quando feitos por fora ainda mantem a inercia térmica da construção.
Sombreamento de fachadas
O sombreamento de fachada e janelas é algo de muita relevância para o conforto. Dependendo de como é planejado é possível impedir a irradiação solar de entrar em uma janela durante o verão e permitir durante o inverno. Tudo depende de como o projeto é pensado.
Inércia térmica
A inercia térmica(ver item 1.4) é planejada de forma para que as paredes absorvam a maior parte da irradiação solar durante o dia e mantenham o ambiente também agradável durante a noite, para alcançar tal objetivo é necessário elementos construtivos com alta massa.
Outra possibilidade é fazer a construção semi enterrada e aproveitar a inercia térmica do solo.
3.3-Pisos
Em locais muito frios os pisos podem ser um fator negativo para o conforto térmico, visto isso são utilizados materiais que promovem um maior isolamento do piso para o solo ou, até mesmo a utilização de sistemas de aquecimento de piso. No Brasil não é muito comum, porém, é uma solução bastante aplicada em países frios desenvolvidos.
3.4-Como melhorar a ventilação dos ambientes
É um dos itens mais importante afim de se obter qualidade no conforto de um ambiente, pode promover a troca rápida do ar quente de um ambiente assim como provocar fluxo de ar em ambiente sem ventos.
Ventilação cruzada
Para se obter a ventilação cruzada é necessário janelas abertas em fachadas diferentes, não necessariamente as fachadas precisam ser opostas e podem promover a retirada de vapores da cozinha, umidade de banheiros assim como ventilação em quartos e sala de estar. Tudo depende de como as janelas foram dispostas em sua casa.
Efeito chaminé
Para provocar o efeito chaminé em uma residência é necessário uma janela elevada no ambiente, o ar quente vai subir e provocar uma zona de baixa pressão na parte inferior do ambiente que vai, por consequência trazer ar externo mais frio. Com o efeito chaminé é possível gerar correntes de ar mesmo se não tiver correndo vento.
3.5 – Resfriamento evaporativo
O resfriamento evaporativo parte do princípio do calor latente(ver item 1.2), consiste de aproveitar o processo físico em que a evaporação da água retira calor do ambiente ou do material onde ocorre a evaporação. O grau de resfriamento é maior quanto mais rápido é o processo de evaporação da água e funciona bem em climas secos.
3.6 – Parede verde
A parede verde pode atuar como um isolante solar, as folhas reduz a incidência solar direta ao elemento construtivo, reduz as temperaturas superficiais devido a evaporação de água presente na vegetação, além disso aumenta a massa térmica da parede e impacta de forma positiva no conforto dos ambientes.
3.7 – Telhado verde
A cobertura verde reduz a incidência solar direta no elemento construtivo, as folhagens interceptam a maior parte da radiação, além disso contribui para a redução da temperatura através do resfriamento evaporativo de água, o substrato aumenta a massa térmica da cobertura e amortiza as variações de temperatura durante o dia.
Referência:
http://projeteee.mma.gov.br/estrategias-bioclimaticas/
