Corpo Humano

CONFORTO TÉRMICO
na Arquitetura e Urbanismo
Formulado a partir de imagens e textos do livro
“Eficiência energética na arquitetura”, e com meus comentários.
Prof. MS António Manuel C P Fernandes
2017.1
COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO
Prof. MS Antonio Manuel Fernandes
INTRODUÇÃO
“Embora o clima seja bem distinto em qualquer região
da Terra, o ser humano é biologicamente parecido em
todo o mundo, sendo adaptável a diferentes condições
climáticas ao se utilizar de mecanismos culturais como a
vestimenta, a arquitetura e a tecnologia.”
O corpo humano tem mecanismos automáticos de imediata
resposta ao frio e ao calor, no entanto, sua capacidade de adaptação
é, principalmente, cultural, como dito acima.
Para se entender o processo como um todo, isto é, as relações entre
o homem, a arquitetura e o meio ambiente, precisamos estudar, em
primeiro lugar, o comportamento higro-térmico do corpo humano
frente às condições térmicas: temperatura, umidade, etc., e temos
que ter clareza quanto às formas de troca de calor, a revisão que
está em andamento!
CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo
COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO
Prof. MS Antonio Manuel Fernandes
“O homem é um ser homeotérmico, ou seja, a
temperatura interna do organismo tende a permanecer
constante independentemente das condições do clima.
Com o uso do oxigênio, o organismo promove a queima
das calorias existentes nos alimentos (processo conhecido
como metabolismo), transformando-as em energia.
Assim é gerado o calor interno do corpo.
Entretanto, sempre existem trocas térmicas entre o corpo
humano e o meio.”
Isto é, como está sempre produzindo calor internamente, tem que
estar dispersando esse calor para o meio ambiente.
Quando se diz que o corpo está em equilíbrio térmico, em
conforto, é porque essas trocas estão ocorrendo na quantidade
correta para a situação em questão!
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Prof. MS Antonio Manuel Fernandes
“Na figura abaixo observa-se
que estas trocas podem ocorrer
por condução, convecção,
radiação e evaporação.”
As formas de troca de calor
estão sendo estudadas na
revisão de termologia:
precisamos distinguir com
clareza cada uma das formas
de troca de calor, caso
contrário poderemos tomar
decisões equivocadas e
projetar soluções incorretas
sacrificando o conforto e a
sustentabilidade,
desperdiçando recursos.
As três primeiras, condução,
convecção e radiação já
foram abordadas e precisam
ser melhor entendidas!
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MECANISMOS
TERMORREGULADORES
“Havendo ganho ou perda de calor, pode ocorrer uma
tendência ao aumento ou à diminuição da temperatura
interna do organismo (situada por volta de 37º C),
podendo causar danos à saúde e até mesmo a morte.
Por este motivo existem mecanismos com a finalidade
de manter a temperatura interna constante,
chamados termoreguladores, ativados quando as
condições térmicas do meio ultrapassam certas faixas.”
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“Na presença do frio, os mecanismos
termoreguladores são ativados com o objetivo
de evitar perdas térmicas do corpo ou
aumentar a produção interna de calor.”
O mecanismo mais importante é a vasoconstrição da epiderme,
isto é, ocorre a redução do sangue nos vasos mais próximos à
pele tornando-a um excelente isolante térmico e, com isso,
diminuindo a perda de calor do organismo. A pele, com isso, se
esfria aproximando sua temperatura da temperatura do meio
exterior e, assim, reduzindo as perdas de calor por convecção
com o ar e por radiação com os elementos do entorno.
Outros mecanismos são: o arrepio (reduzindo mais as perdas
por convecção com o ar) e o tiritar (o tremor compulsório dos
músculos obrigando a um aumento do metabolismo).
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“No caso do calor, o primeiro mecanismo termoregulador
a ser disparado é a vasodilatação periférica, que (...)
aumenta a temperatura da pele, incrementando perdas
de calor por convecção e por radiação. O segundo
mecanismo disparado é também o mais importante para
a sensação de conforto térmico: o suor.”
O suor, que se forma nos poros da pele, ao sair, por evaporação,
resfria a pele aumentando as perdas de calor do organismo e
dando a sensação de menor temperatura aparente do meio.
Quando a temperatura do ar está elevada mas a umidade do ar
está baixa a evaporação processa-se com facilidade, resfriando a
pele e tendo mais conforto. Quando a umidade está muito elevada
reduz bastante o processo prejudicando o conforto: é o calor
úmido, “pegajoso”, desconfortável. Entender o processo de
resfriamento evaporativo é essencial.
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VARIÁVEIS DE
CONFORTO TÉRMICO
“Do meio se pode extrair os valores da temperatura
do ar, temperatura radiante, umidade relativa e
velocidade do ar, através de instrumentos como o
termômetro de bulbo seco, o termômetro de globo,
o psicrômetro giratório e o anemômetro.”
A resposta humana ao ambiente térmico depende da
temperatura do ar, da velocidade do ar, da umidade relativa
do ar e da temperatura radiante do entorno: o corpo humano,
na sua avaliação de conforto ou desconforto, integra,
simultânea e instantaneamente, as quatro variáveis acima
descritas e dá seu veredito: ou sente frio, ou sente calor, ou
está confortável!
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“Quanto maior a atividade física, tanto
maior será o calor gerado pelo metabolismo.
É importante ao arquiteto saber a função de
sua arquitetura de forma a prever o nível de
atividade realizado no seu interior...”
O metabolismo é o
processo bioquímico que
converte o alimento em
energia e sempre libera
calor que terá que ser
dispersado para o meio
pelo organismo. Em clima
frio isso torna-se fácil (até
demais...) mas em clima
quente a tarefa será mais
complexa e melindrosa.
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“A resistência térmica da roupa também é de
grande importância na sensação de conforto
térmico do homem. Esta variável é medida em clo:
do inglês clothing.”
A permeabilidade da roupa
interfere na passagem do vapor
d’água e a sua cor na absorção da
radiação, portanto, mais escuras no
frio e mais claras no calor!
A pele troca calor com a
roupa por condução,
convecção e radiação.
Quanto maior a resistência
térmica da roupa – mais
roupa, portanto, ou mais
grossa, menos calor passa
por ela: daí chamar-se a
roupa de frio de roupa
quente e em climas quentes
e amenos de roupa leve.
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“Fanger derivou uma equação geral de conforto
para calcular a combinação das variáveis ambientais
(...) atividade física e vestimenta. (...) O voto médio
predito consiste em um valor numérico que traduz
a sensibilidade humana ao frio e ao calor. O PMV
para conforto térmico é zero, para o frio é negativo
e para o calor é positivo”
O PMV, de -3 a +3, no eixo
horizontal e no vertical o
percentual de insatisfeitos, o
PPD. A norma ISO 7730
(1984), adotou o trabalho de
Fanger e recomenda que a
PPD deve ser menor que
10% (PMV entre -0,5 e +0,5).
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Do calor ao conforto... Alterando uma a uma...
Utilizando o programa CONFI (um algorítmo que
calcula o PMV e o PPD de Fanger...
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1
Tar (°C)
29
UR (%)
80
Var (m/s)
0.1
T rad med (°C)
30
Roupa (clo)
0.8
Meta (w/m²)
160
PMV (-3/3)
2.8
PPD (%)
98
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Do calor ao conforto... Alterando uma a uma...
Utilizando o programa CONFI (um algorítmo que
calcula o PMV e o PPD de Fanger...
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1
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3
4
5
6
26
7
Tar (°C)
29
26
UR (%)
80
Var (m/s)
0.1
T rad med (°C)
30
Roupa (clo)
0.8
Meta (w/m²)
160
PMV (-3/3)
2.8
2.4
2.1
1.8
1.5
1.3
0.4
PPD (%)
98
92
83
72
55
43
9
40
0.8
40
0.8
24
24
0.4
0.4
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Do frio ao conforto... Alterando...
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1
Tar (°C)
18
UR (%)
50
Var (m/s)
0.4
T rad med (°C)
19
Roupa (clo)
0.5
Meta (w/m²)
70
PMV (-3/3)
-2.8
PPD (%)
99
Este programa fará os cálculos mas o importante é reconhecer e
explicar o motivo da melhora ocorrida no nível de conforto
utilizando os conceitos adquiridos nos estudos da revisão de
Termologia e que ainda estão em andamento: as formas de
transferência de calor!
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Do frio ao conforto... Alterando...
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1
2
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7
Tar (°C)
18
19
UR (%)
50
Var (m/s)
0.4
T rad med (°C)
19
Roupa (clo)
0.5
Meta (w/m²)
70
PMV (3/+3)
-2.8
-1.7
-1.3
-1.1
-0.9
-0.8
-0.4
PPD (%)
99
62
43
33
26
20
9
80
0.2
80
0.2
21
21
0.8
0.8
80
Este programa fará os cálculos mas o importante é reconhecer e
explicar o motivo da melhora ocorrida no nível de conforto
utilizando os conceitos adquiridos nos estudos da revisão de
Termologia e que ainda estão em andamento: as formas de
transferência de calor!
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REFERÊNCIAS
LAMBERTS, R; DUTRA, L; PEREIRA, F. O. R. Eficiência
energética na arquitetura. S. Paulo: PW Editores,
1997.
FERNANDES, A. M. C. P. Clima, homem e arquitetura.
Goiânia: Trilhas Urbanas, 2006.
EVANS, J. M. Programa “CONFI”. Centro de
Investigación Habitat y Energia; FADU; UBA; 1993
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