desempenho térmico

SOLU Ç Õ ES INOVADORAS
Desempenho térmico
Adriana Camargo
de Brito - Arquiteta,
mestre em Tecnologia na
Construção de Edifícios
(IPT) e doutoranda em
Eficiência Energética
(USP), é pesquisadora e
professora do curso de
Mestrado Profissional
do IPT
Maria Akutsu - Física
e mestre em Engenharia
(USP), doutora em
Arquitetura e Urbanismo
(USP), é coordenadora de
Programa de Mestrado
Profissional em Habitação
do IPT
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Atualmente, há um contexto econômico
favorável ao crescimento da construção civil
brasileira, com a utilização de sistemas construtivos racionalizados, pré-fabricados ou pré-moldados, diante de suas vantagens construtivas.
O incremento na produção deste setor, aliado à
inovação dos sistemas construtivos, tem gerado
preocupações com a qualidade dos edifícios
construídos, o que é evidenciado pela criação do
Sinat (Sistema Nacional de Avaliações Técnicas)
e peloo aumento das exigências de órgãos governamentais para a concessão de financiamentos.
Nesse sentido, as edificações produzidas precisam atender a requisitos mínimos de desempenho
quanto à segurança, estanqueidade, desempenho
acústico e térmico.
Contudo, vários sistemas construtivos
podem não ter desempenho adequado em todos
os quesitos necessários. A esbelteza excessiva
de muitos dos elementos de vedação inerentes
a estes sistemas pode repercutir de maneira
negativa no desempenho térmico da edificação,
dependendo das características climáticas do
local, da geometria e do uso do edifício.
Dentre os vários fatores climáticos que
influenciam a resposta térmica de uma edificação –como temperatura, umidade relativa do ar,
radiação solar global e amplitude térmica diária–,
destaca-se esta última por estar relacionada diretamente à demanda por capacidade térmica dos
componentes da envoltória.
Geralmente em locais com maior amplitude
térmica diária há necessidade de se empregar elementos com maior capacidade térmica, ou seja,
“mais pesados”, como é o caso de várias regiões
Figura 1 - Sistemas
de fachadas
Sistema “Leve”
Sistema “Pesado”
brasileiras, onde a amplitude térmica diária é da
ordem de 10º C ou mais (Brito et. al., 2010; Brito
et. al., 2011).
Um fechamento externo leve, típico dos
sistemas steel frame ou wood frame, possui
massa de aproximadamente 50 kg/m2 de fachada, enquanto uma parede com componentes
tradicionais, como por exemplo alvenaria de
tijolos maciços cerâmicos revestidos com argamassa em ambas as faces, com espessura de
26 cm, possui massa da ordem de 500 kg/m2.
Como o calor específico dos materiais que compõem as duas vedações são da mesma ordem de
grandeza, em torno de 840 J/kg.K, a capacidade
térmica da fachada leve é 10 vezes menor que
a da parede de alvenaria. A resposta térmica de
uma edificação pode ser muito diferente com
a adoção de um ou outro destes componentes
na fachada, por conta da grande diferença na
capacidade térmica dos mesmos.
Para ilustrar o efeito da massa e, portanto,
da capacidade térmica da fachada no desempenho térmico de um edifício não climatizado, são
apresentados os resultados da análise comparativa
do comportamento térmico de duas edificações
habitacionais com o mesmo projeto arquitetônico, utilizando-se fechamentos com massas
diferentes (Figura 1). Foi empregada a ferramenta
computacional EnergyPlus, considerando-se as
características climáticas de um dia típico de
verão da cidade de São Paulo. No projeto considerado na análise, apresentado na Figura 2, os
dormitórios têm janela voltada para Oeste, sem
a presença de fontes internas de calor.
Ilustrando os resultados, apresentam-se
na Figura 3 as temperaturas do ar exterior e do
ar interior de um dormitório no segundo pavimento da edificação, com uso dos dois sistemas
apresentados. Observa-se que, com o emprego
do sistema com elementos “pesados”, há uma
tendência de diminuição das amplitudes diárias
das temperaturas do ar interior em relação à
Figura 2
amplitude diária do ar exterior, fator que
ressalta as propriedades de inércia térmica
da edificação.
Com o sistema com componentes
“leves”, as amplitudes diárias das temperaturas do ar interior são muito próximas
às do ar exterior, o que indica baixa inércia
térmica da edificação. A habitação com
elementos mais “pesados” apresenta um
desempenho térmico melhor, em comparação com a edificação com elementos “leves”,
visto que proporciona temperaturas internas mais
próximas às da zona de conforto humano ao longo
de todo o dia.
Dessa forma, se um empreendedor optar
pela aplicação do sistema com componentes leves
na habitação, há necessidade de aprimoramento
do projeto arquitetônico. Isso pode ser efetuado
por meio de soluções que melhorem o desempenho térmico do edifício e o conforto térmico do
usuário no período de verão, tais como: escolha
da orientação solar mais adequada, diminuição
de área envidraçada na fachada, aumento dos
beirais, uso de cores claras nas fachadas, aumento
do isolamento térmico da cobertura.
Em um edifício climatizado, o desempenho
térmico da envoltória repercute diretamente no
consumo de energia para a manutenção das condições internas adequadas ao conforto térmico do
usuário. Dependendo da geometria da edificação,
das fontes internas de calor e do clima do local,
o efeito do desempenho térmico da envoltória no
consumo de energia em climatização pode ser
bastante significativo.
Edifícios altos com fachadas leves com
grande porcentagem de área envidraçada são
mais adequados a locais onde há necessidade
de calefação. No contexto climático de muitas
regiões brasileiras, como São Paulo, esta tipologia
de edificação pode representar grande impacto no
consumo de energia em resfriamento dos ambientes (Figura 4). Soluções de projeto com menor
área envidraçada nas fachadas e elementos de
vedação com maior massa podem garantir menor
carga térmica de resfriamento dos ambientes.
Quando se adota como premissa a utilização
de elementos leves e grandes áreas envidraçadas
na fachada, fica definido um patamar de maior
consumo energético pelo sistema de ar condicionado para o resfriamento dos ambientes, que se
torna inevitável. Resta apenas o aprimoramento
do projeto arquitetônico, por meio de ações visando a determinação da geometria mais favorável à
diminuição da incidência de radiação solar direta,
a utilização de elementos de sombreamento externo e a especificação de vidros mais eficientes.
Em resumo, as características dos componentes da envoltória de uma edificação precisam
ser determinadas considerando-se, além de vantagens construtivas, sua adequação às condições
climáticas do local de implantação. Quando isso
não for possível, seja por limitações técnicas ou
econômicas, o projeto arquitetônico deve ser
elaborado com maior cuidado.
Atualmente há diversas ferramentas computacionais, como o programa EnergyPlus, que
podem ser utilizadas durante o desenvolvimento
do projeto arquitetônico, para o estudo das
alternativas de projeto que produzam melhores
resultados do ponto de vista do conforto do
usuário, nos edifícios não climatizados, ou relativo ao consumo de energia em climatização
de edificações.
Figura 3
foto Adriana Brito
Adaptada de Caderno de Tipologias da CDHU
Figura 4
Prédios envidraçados
próximos à av. Paulista,
em São Paulo
Adaptada de Caderno de Tipologias da CDHU