Post on 14-Jul-2015
CONFORTO TÉRMICO
UFMS – CCET – DECCurso de Arquitetura e UrbanismoDisciplina: Conforto AmbientalProfs: Ana Paula da Silva Milani,
José Alberto Ventura Couto eWagner Augusto Andreasi
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IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DE CONFORTO TÉRMICO
• Satisfação do homem ou seu bem estar em se sentir termicamente confortável.
• Performance humana – melhor rendimento.
• Conservação de energia
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CONFORTO TÉRMICO
• “Condição da mente que expressa satisfação com o meio térmico” -ASHRAE.
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NEUTRALIDADE TÉRMICA• “É a condição na qual a pessoa não prefira
nem mais calor nem mais frio no ambiente ao seu redor” – Fanger(1982).
• “É a condição da mente que expressa satisfação com a temperatura do corpo com um todo” – Tanabe (1984).
• Neutralidade térmica é uma condição necessária mas não suficiente para que uma pessoa esteja em conforto térmico, pois ela pode estar exposta a um campo assimétrico de radiação.
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VARIÁVEIS QUE INFLUENCIAM O CONFORTO TÉRMICO• Atividade desempenhada, M (W/m2).• Isolamento térmico das roupas utilizadas, ICL
(clo).• Temperatura do ar, ta (ºC)• Temperatura radiante média, trm (ºC)• Velocidade do ar, var (m/s)• Pressão parcial do vapor de água no ar
ambiente, pa (kPa)
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O CORPO HUMANO• 36,1ºC ≤ temp. corp ≤ 37,2ºC
• Limite inferior = 32ºC• Limite superior = 42ºC
• 100W ≤ calor gerado ≤ 1000W que é dissipado:• Através da pele:
• Perda sensível de calor por convecção e radiação;• Perda latente de calor por evaporação do suor e
por dissipação da umidade da pele.
• Através da respiração:• Perda sensível de calor por convecção;• Perda latente de calor por evaporação.
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O CORPO HUMANO
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O CORPO HUMANO• Zonas de conforto:
• Pessoas nuas: 29ºC a 31ºC• Pessoas vestidas com vestimenta normal de
trabalho (ICL = 0,6 clo ) = 23ºC a 27ºC• Temp neutra (particular) = neutralidade térmica.
• tcorpo < tneutra ⇒ vaso constrição• tcorpo < 35ºC ⇒ perda de eficiência• tcorpo < 31ºC ⇒ temperatura letal• tcorpo > tneutra ⇒ vaso dilatação• tcorpo > 37ºC ⇒ suor• tcorpo > 39ºC ⇒ perda de eficiência• tcorpo > 43ºC ⇒ letal
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AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
• Balanço de calor do corpo – Fanger (1982)M - W = Qsk + Qres = (C + R + Edsk + Eesk) + (Cres + Eres)
M = Taxa metabólica de produção de calor pelo corpo (W/m2);W = Trabalho muscular ou eficiência mecânica - igual a zero para a maioria das atividades sedentárias - (W/m2);Qsk = Perda total de calor através da pele (W/m2);Qres = Perda total de calor através da respiração (W/m2);C = Perda sensível de calor por convecção pela pele (W/m2);R = Perda sensível de calor por radiação pela pele (W/m2);Edsk = Perda de calor latente por difusão de suor pela pele (W/m2);Eesk = Perda de calor latente por evaporação de suor pela pele (W/m2);Cres = Perda sensível de calor por convecção pela respiração (W/m2);Eres = Perda de calor latente por evaporação através da respiração (W/m2);
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AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
• Fanger também a carga térmica que atua sobre o corpo:L = M - 3,05(5,73 - 0,007*M - pa) - 0,42(M - 58,15) - 0,0173*M(5,87 - pa) - 0,0014*M(34 - ta) - 3,96*10-8 fcl [(tcl + 273)4 - (trm + 273)4 ] - fcl*hc (tcl - ta)
E considerou também que estado permanente de troca da calor, a carga térmica que atua no corpo é zero, produzindo então a equação de conforto térmico:
VMP = [0,303*exp(-0,036*M) + 0,028]*L
VMP = Voto Médio Predito ou estimadoM = Atividade desempenhada pela pessoa (Met)L = Carga térmica atuante sobre o corpo
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AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
• Da mesma apresentou a equação de cálculo da Percentagem predita de Pessoas termicamente Desconfortáveis:
PPD = 100 - 95*exp[-(0,03353*VMP4 + 0,2179*VMP2)]
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AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
• A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi utilizada nos estudos de FANGER.
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CÁLCULO DO PMV E PPD
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• Variáveis Humanas:• Atividade desempenhada, M (W/m2).• Isolamento térmico das roupas utilizadas, ICL (clo).
• Variáveis Climáticas:• Temperatura do ar, ta (ºC)• Temperatura radiante média, trm (ºC)• Velocidade do ar, var (m/s)• Pressão parcial do vapor de água no ar ambiente, pa
(kPa)
CÁLCULO DO PMV E PPD
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DESCONFORTO ASSIMÉTRICO
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• Por Radiação Térmica:
• Janelas frias• Superfícies não isoladas• Máquinas, etc
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO
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• Por Correntes de ar:
• Ambientes ventilados naturalmente,
• Automóveis,• Escritórios, etc
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO
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• Pela diferença na ta no sentido vertical:
• Cabeça x tornozelo• As pessoas são mais
tolerantes qdo a cabeça estives mais fria
DESCONFORTO ASSIMÉTRICO
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• Pisos aquecidos ou resfriados:• Faixas:• carpetes/tapetes: de 21
a 28ºC• madeira: 24 a 28ºC• concreto: 26 a 28,5ºC• pessoas calçadas em
ativ. sed.: 25ºC• caminhando: 23ºC
CONFORTO TÉRMICO
2.- REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO
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REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO
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• As várias formas de representação foram elaboradas procurando englobar o efeito conjunto de variáveis que influenciam o conforto térmico humano.
• Índices biofísicos = f (trocas de calor entre o corpo e o ambiente)
• Índices fisiológicos = f (ta ; trm ; ua e va)
• Índices subjetivos = f (sensações subjetivas)
REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DE CONFORTO TÉRMICO
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• Índice de Temperatura Efetiva (E.T.) – Hougthen, Yaglou e Miller (1923)
• Predict 4-Hours Sweat Rate (P4S.R.) – McArdle –(1947).
• Zona de Conforto de Olgyay (1963)• Zona de Conforto da ASHRAE• Carta Bioclimática de Givoni• Índice de Conforto Equatorial• ISO 7730/2005
T.E. DE HOUGTHEN, YAGLOU E MILLER
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• Elaborado entre 1923 e 1925. • Correlação entre as
sensações de conforto e as condições de temperatura, umidadee velocidade do ar.
• Pessoas habitualmente vestidas, em trabalho leve.
T.E. DE HOUGTHEN, YAGLOU E MILLER
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• Pessoas semi-nuas, em repouso.
PREDICT 4-HOURS SWEAT RATE – (P.4S.R.)
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• Predict 4-HoursSweat Rate
ÍNDICE DE CONFORTO EQUATORIAL - Webb
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Fonte: Frota, A., B.; Schiffer, S., R. Manual de Conforto Térmico – Studio Nobel. SP. 2001.
ZONA DE CONFORTO ASHRAE
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• Pessoas com atividade sedentária, roupa típica de verão.
ZONA DE CONFORTO OLGYAY
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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento)
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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento)
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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento)
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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento)
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CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI (países em desenvolvimento)
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CONFORTO TÉRMICO
3.- NORMALIZAÇÃO
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AVALIAÇÃO NORMALIZADA ISO/FDIS 7730:2005(E)
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ISO/FDIS 7730:2005(E)
• A escala sétima da ASHRAE ou escala de sete pontos é que foi utilizada nos estudos de FANGER.
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ISO/FDIS 7730:2005(E)
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ISO/FDIS 7730:2005(E)
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CONFORTO TÉRMICO
4.- DE ONTEM ATÉ HOJE, ONDE ESTAMOS?
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De ontem até hoje, como estamos?
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Conforto Térmico• Sócrates, IV AC e Vitruvius, I DC• Revolução industrial
• Zona de conforto → Houghten e Yagloglou (1923)• Limites das condições ambientais de trabalho → Vernon e Warner
(1932) e Bedford (1936)• Pelo caráter multidisciplinar o precursor foi Olgyay (1963)
• Mais recentemente 2 vertentes: Câmaras climatizadas (Fanger, 1970 → ASHRAE 55/92 e a ISO 7730/2005) e as Pesquisas de campo No exterior – Auliciems (1969); Humphreys (1976); Nicol (1993, 1996 e 2004); Mallick (1996); Parsons (2002); Toftum (2002); de Dear e Bragger (2002); Havenith, Holmér e Parsons (2002) entre outros. No Brasil - Sá (1934); Ribeiro (1945); Landi (1976); Roriz (1996) Araujo (1996); Xavier e Lamberts (1999) e Xavier (2000) entre outros.
QUESTIONAMENTOS A NORMA (Mod. Fanger)
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• Nicol (1993) Não concorda que o balanço entre o calor produzido e o calor perdido pelo corpo é condição necessária para obtenção de conforto térmico,
• Nicol (1993) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo foi desenvolvido em estado térmico estável.
• Nicol (1993), Xavier (2000) e Humphreys e Nicol (2002) O modelo não leva em conta a adaptação, os hábitos e estilos de vida das pessoas; aspectos de natureza física, psicológica e fisiológica.
• Xavier (2000) As tabelas levam a erros, mais de 50 na taxa metabólica e até 25% no isolamento das roupas.
QUESTIONAMENTOS A NORMA (Mod. Fanger)
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• Humphreys e Nicol (2002) O modelo PMV pode produzir predição errônea sempre que aplicado a um grande grupo de pessoas
• Nicol (2004) Limites da temperatura do ar e velocidade do ar e as variáveisclimáticas sendo instantâneas não refletem todo período da pesquisa.
• Dear (2004) Em câmaras climáticas, não é possível identificar corretamente qual é o fator de insatisfação das pessoas.
RESULTADOS EM PESQUISAS DE CAMPO
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Nicol (1996)A umidade relativa e a velocidade do ar tiveram pequeno efeito na sensação térmica experimentada.A temperatura de conforto, Icl e o voto de conforto são dependentes da varaiação da temperatura externa.
Mallick (1996)As preferências das pessoas de diferentes localizações variam em termos da aclimatização experimentada.
Xavier (2000)Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953Sensações Térmicas (S) = (0,8.e 0,0038 . M – 0,971) L sendo
M = Taxa Metabólica e L = carga térmica atuando no corpo
Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 – 75,35 . e ( 0,058 . S –[4] – 0,569 . S –[2])
Xavier (2000)Taxa Metabólica (M) = 0,476.Idade + 0,324.massa corporal + 29,953
Sensações Térmicas (S) = 0,0239.M(5,87-pa)-0,0071.M(34-ta)-0,885(5,73-
-0,007M-pa)+0,238.10-8fcl[(tcl-273)4-(tr-273)4
Percentual de pessoas insatisfeitas (I) = 100 – 75,35 . e ( 0,058 . S4 – 0,569 . S2)
Humphreys e Nicol (2002)
Fanger e Toftum (2002)
MODELOS ADAPTATIVOS
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RESULTADOS EM PESQUISAS DE CAMPOHumphreys, M.; Hancock, M. (Windsor 2006 -Do People Like to Feel ‘Neutral’? Systematic Variation of the Desired Sensation on the ASHRAE Scale of Subjective Warmth.)
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RESULTADOS EM PESQ. DE CAMPO NO MS
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CONFORTO TÉRMICO