Casa Bioclimatica

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA CIVIL

Projeto Bioclimtico em Braslia: Estudo de Caso em Edifcio de Escritrios

autora: Alexandra Albuquerque Maciel

Dissertao apresentada ao curso de Ps Graduao em Engenharia Civil para a obteno do Ttulo de Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Roberto Lamberts

Florianpolis Fevereiro de 2002

MACIEL, Alexandra A. Projeto bioclimtico em Braslia: Estudo de caso em edifcio de escritrios. Florianpolis, 2002. 138f. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil)- Curso de Ps- Graduao em Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina. Orientador: Roberto Lamberts. Defesa 22/02/02 Atravs da caracterizao do clima e anlise bioclimtica de Braslia este trabalho pretende ter contribudo para facilitar ao profissional de projeto a incorporao de princpios bioclimticos ao projeto arquitetnico. O potencial das estratgias bioclimticas de ventilao, resfriamento evaporativo e isolamento trmico da cobertura, identificado na anlise realizada, foi avaliado no edifcio da Cmara Legislativa do DF. As estratgias de resfriamento evaporativo e isolamento trmico da cobertura apresentaram o melhor desempenho, do ponto de vista do conforto trmico. possvel perceber que, para o clima de Braslia, a utilizao de um projeto arquitetnico adequado e de sistemas passivos de resfriamento pode garantir a diminuio do consumo do ar condicionado, mesmo em edifcios com ganhos trmicos elevados.

Projeto Bioclimtico em Braslia: Estudo de Caso em Edifcio de Escritrios

Esta dissertao foi julgada para obteno do ttulo de

MESTRE EM ENGENHARIA

Especialidade ENGENHARIA CIVIL e aprovada em sua forma final pelo

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Civil.

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Prof. Roberto Lamberts, PhD. (Orientador)

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Prof. Jucilei Cordini (Coordenador do Curso)

COMISSO EXAMINADORA

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Prof. Leonardo S. Bittencourt, PhD. (UFAL)

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Prof. Fernando O. R. Pereira, PhD. (UFSC)

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Prof. Dr. Saulo Guths(UFSC)

AGRADECIMENTOS

AGRADECIMENTOS Agradeo aos meus pais, Diva e Maciel, que sempre me apoiaram em todas as etapas de minha

formao, com dedicao, incentivo e carinho.

Agradeo ao Gustavo, meu companheiro de todas as horas e da vida inteira, pelo carinho, enorme ajuda e compreenso em todas as etapas.

Este trabalho tambm no seria possvel sem o apoio das pessoas e instituies abaixo

relacionadas:

Roberto Lamberts - pela orientao do trabalho, sugestes e apoio.

Comisso examinadora (Leonardo S. Bittencourt, Fernando O. R. Pereira e Saulo Guths)- por

terem aceitado a participao na banca examinadora.

Meus colegas, amigos do LabEEE e LabCon (Ana Lgia, Joyce, Cac, Roberta, Csar,

Fernando, Adriano, rika, Kelly e Isabel) por toda a ajuda e troca de conhecimento, amizade e

companheirismo.

Administrao e funcionrios da Cmara Legislativa do DF - que permitiram a pesquisa no

edifcio, com compreenso e pacincia.

Jurandir e Z Carlos (Empresa Vale Guariroba (Primetech)), - pelo equipamento de resfriamento

evaporativo cedido e por toda a ajuda e interesse no desenvolvimento da etapa de campo.

Francisco Pinheiro Flores (ISOBRS)- pela aplicao do isolamento da cobertura e por todo apoio

e aprendizado proporcionado na etapa de campo.

Funcionrios do Banco de dados do INMET (Cristina e Rmulo)- pelos dados cedidos para a

implementao deste trabalho.

Meus irmos (Marcela, Renata e Lo)- por acreditarem em mim.

Mrcia, Eneida, Juliana e Georgeana - pelo incentivo, ajuda incondicional e amizade.

Frank Svensson - por ter despertado em mim o interesse pela pesquisa.

SUMRIO GERAL II

SUMRIO GERAL Lista de Figuras.................................................................................................. III Lista de Tabelas.................................................................................................. IV Resumo............................................................................................................... V Abstract............................................................................................................... VI

Captulo 1- Introduo .........................................................................................................................1 1.1 Clima, Arquitetura e Consumo energtico- A situao em Braslia............. 1 1.2 Objetivos...................................................................................................... 5 1.3 Estrutura da Dissertao............................................................................. 6

Captulo 2- Reviso bibliogrfica........................................................................................................7 2.1 A importncia do projeto bioclimtico........................................................................................ 7 2.2 Primeira caracterizao do clima de Braslia............................................................................. 8 2.3 Mtodos de avaliao bioclimtica mais adequados para Braslia............................................ 12 2.3.1 O questionrio como ferramenta auxiliar...................................................................... 18 2.4 Integrao meio externo edificao........................................................................................ 19 2.4.1 Avaliaes Experimentais de Estratgias de projeto em Edifcios de Escritrio.......... 20

2.4.1.1 Edifcios com isolamento Trmico................................................................. 21 2.4.1.2 Reflexo externa em edifcios........................................................................ 22 2.4.1.3 Avaliao da Ventilao em edifcios............................................................ 22 2.4.1.4 Edifcios com Resfriamento Evaporativo....................................................... 23 2.4.1.5 Orientao e proteo solares...................................................................... 24 2.4.1.6 Avaliao da inrcia trmica em edifcios...................................................... 25 2.4.1.7 Avaliao dos espaos externos edificao............................................... 25 2.4.2 Importncia da avaliao experimental para Braslia.................................................... 27 Captulo 3 Metodologia....................................................................................................................28 3.1 Clima e estratgias bioclimticas para Braslia.......................................................................... 28 3.1.1 Caracterizao do clima................................................................................................ 28 3.1.1.1 Temperatura de bulbo seco e Umidade relativa............................................ 29 3.1.1.2 Ventos............................................................................................................ 31 3.1.1.3 Determinao do Ano climtico de Referncia(ACR).................................... 31 3.1.2 Avaliao bioclimtica................................................................................................... 32 3.1.2.1 Carta bioclimtica de Edificaes............................................................................... 32 3.1.2.2 Tabelas de Mahoney.................................................................................................. 33 3.1.2.3 Diagrama Tringulos de Conforto.............................................................................. 34 3.2 Estudo de Caso......................................................................................................................... 35 3.2.1 Caracterizao do edifcio............................................................................................. 35 3.2.2 Ambientes monitorados................................................................................................. 40 3.2.3 Coleta e anlise de dados............................................................................................. 49 3.2.3.1 Variveis humanas........................................................................................ 49 3.2.3.2 Variveis ambientais internas....................................................................... 50

SUMRIO GERAL II

Captulo 4 - Resultados e Discusso................................................................................................54 4.1 Clima e estratgias bioclimticas para Braslia......................................................................... 54 4.1.1 Caracterizao do clima............................................................................................... 54 4.1.1.1 Temperatura de bulbo seco e Umidade relativa........................................... 55 4.1.1.2 Ventos........................................................................................................... 60 4.1.1.3 Dados de insolao e precipitao............................................................... 65 4.1.1.4 Ano climtico de referncia obtido................................................................ 66 4.1.1.5 Evoluo urbana e alteraes climticas...................................................... 71 4.1.2 Anlise bioclimtica...................................................................................................... 73 4.1.2.1 Avaliao bioclimtica atravs da Carta bioclimtica de Edificaes........... 73 4.1.2.2 Avaliao bioclimtica atravs das Tabelas de Mahoney............................. 77 4.1.2.3 Avaliao bioclimtica atravs dos Tringulos de Conforto.......................... 77 4.2 Estudo de caso.......................................................................................................................... 78 4.2.1 Avaliao das variveis humanas................................................................................ 78 4.2.2 Variveis ambientais..................................................................................................... 84 4.2.2.1 Caracterizao climtica do perodo analisado............................................ 84 4.2.2.2.Temperatura de bulbo seco e Umidade relativa internas............................. 88 4.2.2.2.1 Anlise das Condies Gerais (Ptio Interno, Vegetao e Orientao).........................................................................................................................................

88

4.2.2.2.2 Avaliao do Sistema de Resfriamento Evaporativo.................... 93

4.2.2.2.3 Avaliao das Aberturas p/Renovao do ar................................ 98 4.2.2.2.4 Avaliao da Ventilao Natural................................................... 100 4.2.2.2.5 Avaliao do Isolamento Trmico e Cor Branca na Cobertura..... 103

4.2.2.3 Graus hora de resfriamento e aquecimento................................................. 106 4.2.2.4 Ambientes analisados atravs da Carta bioclimtica de Edificaes........... 109

4.2.2.5 Verificao dos fluxos de ar internos............................................................. 111

Captulo 5 Concluses...................................................................................................................112 5.1 Avaliao bioclimtica............................................................................................................... 112 5.2 Estudo de caso.......................................................................................................................... 113 5.3 Limitaes Encontradas e Sugestes para trabalhos futuros................................................... 116 Referncias Bibliogrficas................................................................................................................117 Anexos................................................................................................................................................122 A- Modelo do questionrio.............................................................................................................. 122 B- Freqncia de ocorrncia mensal de temperatura (1982 1997).............................................. 124 C- Frequncia de ocorrncia anual de temperatura (1982-1997)................................................... 126 D- Freqncia de ocorrncia horria dos ventos (direo e velocidade)........................................ 128 E- Tabela de Mahoney, dados climticos de 1982 1997............................................................. 131

LISTA DE FIGURAS III CAPTULO 1 1.1 Setor comercial norte................................................................................................................. 2 1.2 Clinica Daher.............................................................................................................................. 4 1.3 EMATER-DF............................................................................................................................... 4 1.4 Restaurante universitrio UnB.................................................................................................... 5 1.5 Reitoria UnB............................................................................................................................... 5

CAPTULO 2 2.1- Mapa climtico do DF................................................................................................................ 9 2.2- Carta bioclimtica de edificaes de GIVONI (1992)................................................................ 16 2.3 Esquemas de ventilao. WATSON e LABS (1983)............................................................... 23 CAPTULO 3 3.1 Localizao da Estao Meteorolgica do Aeroporto Internacional de Braslia ........................ 29 3.2 Fotografia fachada principal do edifcio da Cmara legislativa do Distrito Federal.................... 35 3.3 Planta baixa Plano Piloto............................................................................................................ 35 3.4 Implantao e orientao do edifcio.......................................................................................... 36 3.5 Zoneamento do edifcio.............................................................................................................. 36 3.6 Materiais das vedaes verticais................................................................................................ 37 3.7 Materiais cobertura..................................................................................................................... 37 3.8 Corte esquemtico do bloco Administrativo. Sistema de renovao de ar interno.................... 38 3.9 Detalhe da entrada de ar............................................................................................................ 38 3.10 Vista da Fachada Principal Norte............................................................................................. 38 3.11 Mscara de Sombra Beiral Fachada Norte.............................................................................. 39 3.12 Mscara de Sombra Beiral Fachada Sul.................................................................................. 39 3.13 Corte Esquemtico, ngulos de incidncia solar...................................................................... 39 3.14 Trecho ala leste do edifcio. Identificao da vegetao.......................................................... 40 3.15 Vista do Ptio Interno............................................................................................................... 40 3.16 Pavimento Trreo Salas analisadas (A F)............................................................................. 41

3.17 1o.Pavimento Salas analisadas (G O)................................................................................... 42 3.18 sala D........................................................................................................................................ 42 3.19 sala I......................................................................................................................................... 43 3.20 sala L........................................................................................................................................ 43 3.21 sala O....................................................................................................................................... 43 3.22 sala A........................................................................................................................................ 43 3.23 sala F........................................................................................................................................ 44 3.24 sala H........................................................................................................................................ 44 3.25 sala N........................................................................................................................................ 44 3.26 Detalhe do bico aspersor.......................................................................................................... 44 3.27 Painel gerenciador.................................................................................................................... 44 3.28 Sensor de temperatura do ar e umidade relativa, sala N......................................................... 45 3.29 Desenho esquemtico da instalao do sistema de resfriamento evaporativo........................ 46 3.30 Vista sistema de resfriamento evaporativo instalado............................................................... 46 3.31 sala G....................................................................................................................................... 46 3.32 Isolamento trmico sobre laje da sala G.................................................................................. 47 3.33 Telha pintada de branco sobre a cobertura da sala G............................................................. 47 3.34 sala B........................................................................................................................................ 47 3.35 sala C........................................................................................................................................ 48

LISTA DE FIGURAS III 3.36 sala E........................................................................................................................................ 48 3.37 sala J........................................................................................................................................ 48 3.38 sala M....................................................................................................................................... 49 3.39 Localizao dos sensores........................................................................................................ 50 3.40 Localizao dos sensores externos.......................................................................................... 51 3.41 Vista da localizao do data logger na fachada sul.................................................................. 51 3.42 Desenho esquemtico da maquete para proteo dos sensores externos............................. 51 3.43 Termmetro de superfcie........................................................................................................ 53

CAPTULO 4 4.1- Valores mdios de TBS e UR................................................................................................... 56 4.2- TBS mx. absoluta................................................................................................................... 56 4.3- TBS mdia das mximas.......................................................................................................... 56 4.4- TBS mdias das mdias........................................................................................................... 57 4.5- TBS mdia das mnimas........................................................................................................... 57 4.6- Temperatura mdia diria- 82-97............................................................................................. 58 4.7- Amplitude trmica mdia mensal.............................................................................................. 58 4.8- Umidade Relativa Mdia Mensal.............................................................................................. 58 4.9- Direo dos ventos, perodo quente e mido........................................................................... 61 4.10- Direo dos ventos, perodo seco.......................................................................................... 62 4.11- Freqncia de velocidade dos ventos %................................................................................ 62 4.12- Temperatura de bulbo seco horria- 1987............................................................................. 67 4.13- Umidade relativa horria- 1987.............................................................................................. 68 4.14 Direo dos ventos- Perodo quente mido 1987.................................................................... 68 4.15- Direo dos ventos perodo seco- 1987................................................................................. 69 4.16- Velocidades do ar, janeiro...................................................................................................... 69 4.17- Velocidades do ar, fevereiro................................................................................................... 69 4.18- Velocidades do ar, maro....................................................................................................... 70 4.19- Velocidades do ar, abril.......................................................................................................... 70 4.20- Velocidades do ar, maio......................................................................................................... 70 4.21- Velocidades do ar, junho........................................................................................................ 70 4.22- Velocidades do ar, julho......................................................................................................... 70 4.23- Velocidades do ar, agosto...................................................................................................... 70 4.24- Velocidades do ar, setembro.................................................................................................. 70 4.25- Velocidades do ar, outubro..................................................................................................... 70 4.26- Velocidades do ar, novembro................................................................................................. 71 4.27- Velocidades do ar, dezembro................................................................................................. 71 4.28- Mapas ilustrativos do crescimento populacional por dcada................................................. 71 4.29- rea Urbana 1984 1995....................................................................................................... 72 4.30- Carta bioclimtica- TRY (1987).............................................................................................. 73 4.31- Diagrama Tringulos de conforto........................................................................................... 78 4.32- Grfico de sensao trmica e temperatura, manh.............................................................. 81 4.33- Grfico de preferncia trmica e temperatura, manh........................................................... 82 4.34 Grfico de sensao trmica e temperatura, tarde.................................................................. 82 4.35 Grfico de preferncia trmica e temperatura, tarde............................................................... 82 4.36- Dados horrios de TBS e UR do perodo............................................................................... 84 4.37- TBS e UR mdia mensal do perodo...................................................................................... 84 4.38- Temperaturas mximas, mdias e mnimas dirias............................................................... 85 4.39- U.R. mximas, mdias e mnimas dirias.............................................................................. 85 4.40 Amplitude trmica diria.......................................................................................................... 86 4.41 Amplitude trmica mdia mensal............................................................................................. 86

LISTA DE FIGURAS III 4.42- Rosa dos ventos p/ frequncia mensal de direo dos ventos.............................................. 86 4.43- velocidades por direo ms de fevereiro.............................................................................. 87 4.44- velocidades por direo, ms de maro................................................................................. 87 4.45- velocidades por direo, ms de abril.................................................................................... 87 4.46- velocidades por direo, ms de maio................................................................................... 87 4.47- velocidades por direo, ms de junho.................................................................................. 87 4.48- Temperatura mdia das mx. e mn.- trreo norte................................................................. 89 4.49- Temperatura mdia das mx. e mn.- 1andar norte.............................................................. 89 4.50- Temperaturas mx. e mn. dirias-fev. trreo........................................................................ 90 4.51- Temperaturas mx. e mn. dirias-fevereiro 1 andar.............................................................. 90 4.52- Temperaturas mdias- Trreo norte, ms de junho............................................................... 91 4.53- Temperaturas mx. e mn. dirias-junho terreo..................................................................... 91 4.54- Temperaturas mx. e mn. dirias-junho 1 andar.................................................................. 92 4.55- UR rea externa ao prdio, do INMET e TBS interno (trreo norte)..................................... 92 4.56- Comportamento da temperatura interna antes do funcionamento do sistema ...................... 93 4.57- Temperatura interna aps o funcionamento do sistema........................................................ 94 4.58- Temperatura interna no fim de semana.................................................................................. 94 4.59- Temperatura interna com sistema ligado............................................................................... 94 4.60- Temperaturas mx. e mn. dirias. Trreo sul........................................................................ 95 4.61- Temperaturas mx. e mn. dirias. 1andar sul...................................................................... 95 4.62-TBS mdia das mx. e mn. mensal, 1andar sul.................................................................... 96 4.63- TBS mdia das mx. e mn. mensal, salas com resfriamento............................................... 96 4.64- Elevao da Umidade Relativa, com sistema funcionando.................................................... 97 4.65- Umidade Relativa. Intervalo 14 a 21 de maio........................................................................ 97 4.66 Umidade relativa mdia, trreo................................................................................................ 98 4.67 Umidade relativa mdia, primeiro andar.................................................................................. 98 4.68- TBS. Salas antes da vedao das aberturas p/ renovao de ar.......................................... 99 4.69- Sala E aps vedao das aberturas existentes, (dia 02/03 tarde)...................................... 99 4.70- TBS. Vedao das aberturas p/ renovao de ar, sala B...................................................... 99 4.71- TBS. Vedao das aberturas p/ renovao de ar, sala C...................................................... 1004.72- Vedao da sala J.................................................................................................................. 1004.73- Efeito da ventilao noturna na sala M.................................................................................. 1014.74 Janelas fechadas noite, a partir do dia 14/03.................................................................... 1014.75- Efeito da ventilao natural em sala desocupada.................................................................. 1024.76- Efeito da ventilao noturna no ms de dezembro................................................................ 1024.77- Temperatura da sala aps o isolamento da laje, 19/02......................................................... 1034.78- Diferena da temperatura interna nos fins de semana........................................................... 1034.79- Temperaturas da sala G durante expediente......................................................................... 1044.80- Temperaturas da sala G durante expediente, aps pintura das telhas.................................. 1044.81- Alterao das temperaturas internas sala G com isolamento e pintura branca..................... 1054.82- Temperaturas mdias, sala G................................................................................................ 1054.83- U.R. Salas da fachada sul, primeiro andar............................................................................. 1064.84- Graus hora p/ resfriamento. Temperatura base 26C............................................................. 1074.85- Graus hora p/ aquecimento. Temperatura base 23C............................................................ 1074.86- Fluxos de ar, aberturas no piso, norte.................................................................................... 1114.87- Fluxos de ar, aberturas no piso, sul........................................................................................ 111 ANEXOS........................................................................................................................................... 122

ANEXO- B B-1 Frequncia de temperatura, janeiro.......................................................................................... 124

LISTA DE FIGURAS III B-2 Freqncia de temperatura, fevereiro....................................................................................... 124B-3 Freqncia de temperatura, maro........................................................................................... 124B-4 Frequncia de temperatura, abril.............................................................................................. 124B-5 Frequncia de temperatura, maio............................................................................................. 124B-6 Frequncia de temperatura, junho............................................................................................ 124B-7 Frequncia de temperatura, julho............................................................................................. 125B-8 Frequncia de temperatura, agosto.......................................................................................... 125B-9 Frequncia de temperatura, setembro...................................................................................... 125B-10 Frequncia de temperatura, outubro....................................................................................... 125B-11 Frequncia de temperatura, novembro................................................................................... 125B-12 Frequncia de temperatura, dezembro................................................................................... 125 ANEXO- C C-1- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1982...................................................................... 126C-2- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1983...................................................................... 126C-3- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1984...................................................................... 126C-4- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1985...................................................................... 126C-5- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1986...................................................................... 126C-6- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1987...................................................................... 126C-7- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1988...................................................................... 126C-8- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1989...................................................................... 126C-9- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1990...................................................................... 127C-10- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1991.................................................................... 127C-11- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1992.................................................................... 127C-12- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1993.................................................................... 127C-13- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1994.................................................................... 127C-14- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1995.................................................................... 127C-15- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1996.................................................................... 127C-16- Frequncia de ocorrncia de temperatura 1997.................................................................... 127 ANEXO-D D-1 Freqncia de direo- janeiro................................................................................................. 128D-2 Freqncia de velocidade- janeiro............................................................................................ 128D-3 Freqncia de direo- fevereiro.............................................................................................. 128D-4 Freqncia de velocidade- fevereiro......................................................................................... 128D-5 Freqncia de direo- maro.................................................................................................. 128D-6 Freqncia de velocidade- maro............................................................................................. 128D-7 Freqncia de direo- abril..................................................................................................... 128D-8 Freqncia de velocidade- abril................................................................................................ 128D-9 Freqncia de direo- maio.................................................................................................... 129D-10 Freqncia de velocidade- maio............................................................................................. 129D-11 Freqncia de direo- junho................................................................................................. 129D-12 Freqncia de velocidade- junho............................................................................................ 129D-13 Freqncia de direo- julho................................................................................................... 129D-14 Freqncia de velocidade- julho............................................................................................. 129D-15 Freqncia de direo- agosto............................................................................................... 129D-16 Freqncia de velocidade- agosto.......................................................................................... 129D-17 Freqncia de direo- setembro........................................................................................... 130D-18 Freqncia de velocidade- setembro...................................................................................... 130D-19 Freqncia de direo- outubro.............................................................................................. 130D-20 Freqncia de velocidade- outubro......................................................................................... 130D-21 Freqncia de direo- novembro.......................................................................................... 130

LISTA DE FIGURAS III D-22 Freqncia de velocidade- novembro..................................................................................... 130D-23 Freqncia de direo- dezembro.......................................................................................... 130D-24 Freqncia de velocidade- dezembro..................................................................................... 130

LISTA DE TABELAS IV

CAPTULO 2 2.1 Principais limites de temperatura e umidade.............................................................................. 15 CAPTULO 4 4.1 Comparao de duas mdias..................................................................................................... 54 4.2 Parcela de dados ausentes do intervalo de dados analisado.................................................... 55 4.3 Anlise climtica das freqncias mensais de TBS................................................................... 59 4.4 Dados ausentes por ano............................................................................................................. 60 4.5 Percentual mensal de vento ausente......................................................................................... 61 4.6 Percentual mensal para ausncia de vento................................................................................ 62 4.7 Caracterizao dos ventos por horrio....................................................................................... 63 4.8 Direo dos ventos..................................................................................................................... 65 4.9 Velocidade dos ventos................................................................................................................ 65 4.10 Dados de precipitao e insolao Normais climatolgicas (1960 1990)............................. 65 4.11 Dados de precipitao e insolao anual................................................................................. 66 4.12 Temperaturas mdias mensais do perodo de 1982 1997.................................................... 66 4.13 Tabela de classificao mensal (1o)......................................................................................... 66 4.14 Tabela de classificao mensal (2o)......................................................................................... 67 4.15 Eliminao dos anos com temperaturas mensais extremas.................................................... 67 4.16 Taxa mdias de crescimento anual.......................................................................................... 72 4.17 Estratgias bioclimticas (%)................................................................................................... 74 4.18 Percentual de desconforto por perodo do dia.......................................................................... 74 4.19 Caractersticas climticas por intervalo de temperatura........................................................... 77 4.20 Percentual mensal de vento ausente....................................................................................... 86 4.21 FEVEREIRO............................................................................................................................. 88 4.22 MARO.................................................................................................................................... 88 4.23 ABRIL....................................................................................................................................... 88 4.24 MAIO........................................................................................................................................ 88 4.25 JUNHO..................................................................................................................................... 88 4.26 Percentuais de conforto no nvel trreo.................................................................................... 109 4.27 Percentuais de conforto no primeiro pavimento....................................................................... 110 4.28 Percentuais de conforto no primeiro pavimento....................................................................... 110

RESUMO V

RESUMO

A cidade de Braslia, situada no Planalto Central do Brasil, caracterizada pelo clima Tropical de

Altitude, de acordo com a classificao de Kppen, onde so identificadas duas estaes nitidamente

distintas: quente e mida (outubro a abril) e seca (maio a setembro).

Identifica-se, em Braslia, uma dificuldade na incorporao dos princpios bioclimticos desde as

etapas iniciais de projeto e um dos obstculos a carncia de dados climticos atualizados voltados

para o projeto bioclimtico. Dessa forma, foi realizada a caracterizao do clima da cidade, com base em

dados atualizados de um perodo de dezesseis anos, e a anlise bioclimtica dos dados obtidos, como

forma de oferecer subsdios concepo arquitetnica, acrescendo a seus objetivos a busca pelo

conforto trmico e melhor desempenho energtico das edificaes. Atravs da anlise bioclimtica foram

identificadas as estratgias bioclimticas mais adequadas s solicitaes do clima, para edificaes em

Braslia. Podemos citar a ventilao, a inrcia trmica, o resfriamento evaporativo e a reduo dos

ganhos de calor atravs do sombreamento e da reflexo, para a situao de calor, e a inrcia trmica

com aquecimento solar passivo, para a situao de frio.

Procurou-se avaliar o potencial de algumas das estratgias bioclimticas identificadas, para

edifcios de escritrio, buscando alternativas que contribussem de forma efetiva para o conforto trmico

dos usurios e que tornassem possvel a aplicao de sistemas passivos e mais econmicos de

climatizao. Dessa forma, realizou-se a avaliao do edifcio da Cmara Legislativa do Distrito Federal,

entre fevereiro e junho de 2001, que demonstra, na proposta arquitetnica empregada, clara inteno de

adaptao ao clima local. A arquitetura do edifcio promove a circulao e renovao do ar interno

atravs de divisrias duplas, com entrada de ar pelo piso e sada pela rea central da cobertura. Alm de

utilizar cortinas de vegetao nas fachadas e ptio interno, e grandes beirais para proteo da fachada

contra radiao solar direta.

Foram implementadas no edifcio as estratgias de resfriamento evaporativo por microasperso, o

isolamento trmico da cobertura, o uso de cor branca na cobertura e a alterao do sistema de renovao

do ar. Para verificao do potencial destas estratgias na manuteno do conforto trmico no edifcio foi

feita uma anlise comparativa de dados de temperatura e umidade medidos entre salas sujeitas a

diferentes sistemas e situaes. Atravs da anlise comparativa entre salas modificadas e no

modificadas foi possvel verificar a eficincia das solues empregadas na proposta arquitetnica do

prdio e a melhor resposta obtida com os sistemas de resfriamento evaporativo e de isolamento trmico,

para a minimizao do desconforto por calor.

Essas constataes demonstram que, para o clima de Braslia, mesmo em edifcio com ganhos

internos relativamente elevados, possvel garantir baixos percentuais de desconforto atravs de um

projeto adequado e do uso de sistemas passivos de baixo consumo.

ABSTRACT VI

ABSTRACT

Brasilia is located in the center of Brazil. Its climate is classified as Tropical upland (Kppen

classification) and it is characterized by two defined seasons: hot and humid (October to April) and dry

(May to September).

There are many problems to incorporate bioclimatic issues to building design in Brasilia. One of

these problems is the lack of appropriate and recent climate data. So, the first step of this research is a

detailed Brasilias climate characterization to building design. This feature was done with a recent climate

data of a sixteen years period and include a bioclimatic analysis .

The more appropriate bioclimatic strategies identified to hot conditions in this analysis were the

ventilation, the thermal inertia and the evaporative cooling. The thermal inertia with solar gains was the

more indicated strategy to cold conditions.

In this context, the other step of this research was the experimental evaluation of passive cooling

strategies indicated to Brasilia in an office building. Measurements of dry bulb temperature and relative

humidity data were carried out in the Federal District Legislative Chamber building in February to June of

2001. The building characteristics demonstrate clear concern to the local climate. The architectural

design promotes the circulation and renewal of internal air. The building also presents a curtain of

vegetation on the facades and an extended overhang to protect the facades from direct radiation.

The passive strategies applied at the building were a direct evaporative cooling system, the roof

thermal insulation, the white color sheet and the renewal of air openings modification. The internal climate

data were compared to verify the potential of these strategies. This comparison between no modified

rooms and modified rooms showed that the building design is appropriate to thermal comfort conditions.

The evaporative cooling system and the roof thermal insulation with white color showed the best results

to reduce hot discomfort at the building.

This results show that it is possible to achieve favorable internal conditions through passive

systems with less energy consumption in Brasilia climate, even in a building with high internal gains.

CAPTULO 1 INTRODUO 1

CAPTULO 1- INTRODUO 1.1 CLIMA, ARQUITETURA E CONSUMO ENERGTICO - A SITUAO EM BRASLIA.

A cidade de Braslia apresenta caractersticas bastante peculiares advindas do fato de ser uma

cidade totalmente planejada inclusive no que diz respeito a sua localizao.

A idia da mudana da Capital brasileira para o interior remonta ao perodo colonial. Uma das

motivaes era a segurana, j que a posio do Rio de Janeiro, como porto, tornava-a muito vulnervel

a uma invaso martima. Alm desta razo havia tambm a necessidade de promover o

desenvolvimento para o interior do pas. Em maio de 1892, foi efetivada a escolha da rea destinada a

futura capital, e para isso foi constituda uma comisso com a finalidade de demarcar os 14.400 km2

estabelecidos na Constituio de 1891. Denominada "Comisso Exploradora do Planalto Central do

Brasil, sua chefia foi confiada a Luiz Cruls, diretor do Observatrio Astronmico do Rio de Janeiro,

(COMISSO LUIS CRULS, 1998). Posteriormente em 1954 uma nova comisso ficou responsvel por

delimitar o local exato do local de construo da cidade dentro da rea j delimitada, (ROMERO, 2000).

Uma das particularidades na escolha do local, para a qual se chama a ateno, foi a

considerao das condies climticas locais como critrio de seleo. Em trecho do relatrio elaborado

pela misso Cruls relata-se nutrimos, pois a convico de que a zona demarcada apresenta a maior

soma de condies favorveis possveis de se realizar, e prprias para nela edificar-se uma grande

Capital, que gozar de um clima temperado e sadio, abastecida com guas potveis abundantes,... ...

regio situada no tringulo formado pelas trs lagoas - Formosa, Feia e Mestra dArmas, com chapades

elevados a mais de 1.000 metros, como nesta paragem requer, para a melhoria do clima a menor

latitude, favorecidos com algumas serras mais altas da banda do norte, que no s os protegem de

alguns ventos menos frescos deste lado, como lhes fornecero, mediante a conveniente despesa, os

necessrios mananciais.(COMISSO LUIS CRULS, 1998).

As condies climticas favorveis observadas pela misso Cruls vem-se confirmadas em

trabalho apresentado por GOULART et al (1997), no qual verifica-se que a cidade de Braslia apresenta

o maior percentual de horas de conforto em relao a outras 13 cidades estudadas de diferentes regies

brasileiras.

Quanto questo urbanstica e arquitetnica no se percebe que houve a mesma preocupao

em relao s condies climticas.

Nota-se a predominncia de critrios estticos formais sobre os aspectos funcionais e

bioclimticos na concepo desta cidade modernista, construda como forma de dar confiana e

representatividade ao desenvolvimento do pas no governo de Juscelino Kubitschek. No relatrio do

Plano Piloto, COSTA (1995) argumenta que necessrio conferir ao conjunto projetado o desejvel

carter monumental. Como conseqncia desta busca pela monumentalidade os edifcios comerciais e

pblicos, como os localizados no Eixo monumental, apresentam um resultado bastante plstico e

escultural, mas descompromissado com as especificidades do clima local. Um dos indicativos desta

inadequao, alm da predominncia da fachada de vidro, a orientao desfavorvel, leste-oeste, da

maioria dos edifcios ao longo deste eixo.

Porm, no setor residencial do Plano Piloto a soluo urbanstica proposta por Lcio Costa das

chamadas superquadras demonstra um resultado bastante satisfatrio do ponto de vista bioclimtico. A


continuidade da trama urbana assegurada pela cuidada vegetao dentro das superquadras,

transformando os edifcios em ilhas na vegetao, (ROMERO, 1999).

Ao longo dos anos, a linguagem das novas edificaes construdas em Braslia foi sendo

modificada com a apropriao de novas tendncias. Porm, ainda observa-se, na maioria dos casos, a

continuidade da cultura do desperdcio energtico. Solues padronizadas, resultado de um processo de

globalizao, provocam a proliferao das torres de vidro no cenrio mundial como cones da era

moderna. O Brasil no uma exceo e o processo de cpia de paradigmas internacionais vem se

mantendo independente das realidades culturais e climticas locais.

Hoje em Braslia, a torre de vidro vem se tornando parte integrante da paisagem de setores

inteiros de Braslia, como o Setor Comercial Norte (figura 1.1), ou os novos tribunais do Eixo

Monumental. A ampla utilizao de superfcies de vidro em uma cidade como Braslia, cujo cu claro

caracterstico dos perodos seco e de inverno caracteriza uma elevada radiao solar sobre as

superfcies pode ser totalmente inadequado do ponto de vista energtico e do conforto trmico. A

transmisso da radiao solar provoca o efeito estufa, o que aumenta a necessidade do emprego de

sistemas de resfriamento artificial de elevado consumo. Alm disso, a utilizao de envelopes

completamente vedados obriga o uso integral do ar condicionado, gerando no s gastos energticos

exagerados, como ambientes insalubres.

FIGURA 1.1- Setor comercial norte.

As instalaes de ar condicionado so uma das grandes responsveis pelo consumo de energia

eltrica em edifcios. Segundo a ELETROBRS (1999), o condicionamento ambiental de edificaes

(refrigerao, aquecimento, iluminao de ambientes) participa com 3% no consumo de energia eltrica

global do pas, mas somente os aparelhos de ar condicionado representam 20% do consumo comercial.

O condicionamento artificial em edifcios nos ltimos anos passou a ser o uso final mais representativo

no consumo de energia eltrica devido ao aumento das exigncias de conforto dos usurios e a

ineficincia dos edifcios.

De 1988 a 1992 houve um aumento da participao da energia eltrica no consumo total de

energia. No setor comercial o consumo cresceu de 70,1%, em 1988, para 89,7%, em 1993, segundo

dados do BEN (1999). O setor comercial um segmento de grande potencial no combate ao desperdcio

energtico. Em 1988, de acordo o Programa Nacional de Conservao de energia eltrica - PROCEL

(1999), o setor comercial respondia 14% do consumo total de energia eltrica do pas, dos quais 4%


so relativos aos prdios pblicos. Segundo os cenrios de demanda e investimentos em energia para o

ano 2000 no estado de So Paulo, da parcela de consumo relativa ao setor comercial, 26% vm dos

grandes edifcios, 21% de edifcios de escritrio e 17 % depsitos. O consumo, relativo aos edifcios de

escritrio e grandes estabelecimentos, est relacionado quase que exclusivamente com os aspectos de

arquitetura, pois os usos finais mais relevantes (iluminao=50% e ar condicionado=34% do consumo

total de eletricidade) esto diretamente relacionados ao tipo de arquitetura e ocupao dos espaos.

Em relao aos usos finais neste setor, segundo dados resultantes de avaliao de desempenho

trmico realizada por ROMRO (1998), observou-se que houve uma inverso nos ltimos anos nos

percentuais de consumo por uso final em edifcios comerciais, onde o condicionamento de ar passa a ser

o uso final mais representativo. Uma das razes estaria no fato de que h 15 ou 20 anos atrs a

iluminao artificial utilizava sistemas muito mais ineficientes e o condicionamento ambiental no era

utilizado com a freqncia com que utilizado hoje.

Em avaliao ps-ocupacional de edifcio de 28 andares, em Belo Horizonte, RHEINGANTZ

(1995) observa que a constituio do edifcio, todo em concreto e vidro, amplia as oscilaes de

temperatura interna pelos ganhos solares atravs das superfcies envidraadas e das persianas

metlicas de cor preta, obrigando o superdimensionamento do sistema de refrigerao.

Para diminuio do consumo energtico, a adequao do padro arquitetnico o item que

exige menores investimentos, e proporciona uma das maiores economias de energia. Segundo o BEN -

Balano Energtico Nacional de 1990, para a adequao arquitetnica o investimento exigido de

apenas 5% do total e proporciona uma das maiores economias de energia (23%). O rendimento de 3 a

9 vezes superior ao dos outros investimentos, como a reduo do desperdcio, sistemas de controle e

melhoria do rendimento de iluminao e ar condicionado.

Para uma modificao deste cenrio de consumo energtico exagerado provocado por uma

arquitetura totalmente desvinculada da bioclimatologia preciso primeiramente entender melhor o clima

e suas variveis influentes sobre o conforto humano e comportamento trmico das edificaes. Em

Braslia, FERREIRA (1965) realiza estudo pioneiro de caracterizao do clima visando o projeto de

arquitetura. Este trabalho utilizado com fonte de informao em grande parte das pesquisas na rea da

bioclimatologia em Braslia. Porm, devido ao processo de urbanizao da cidade e a conseqente

modificao da paisagem natural exercendo influncia sobre o clima, observa-se a necessidade de uma

nova caraterizao do clima a partir de uma base de dados atualizada. Tornando-a acessvel no s aos

pesquisadores da rea como para os profissionais de projeto.

Os processos de interao do clima com a edificao podem ser explorados pelo projetista,

atravs de estratgias bioclimticas, proporcionando melhores condies de conforto trmico nos

ambientes e menores gastos energticos. Aplicando corretamente estratgias passivas para o clima de

Braslia, como ventilao, massa trmica ou resfriamento evaporativo, segundo GOULART et al (1997),

possvel, em determinados casos, substituir o uso do ar condicionado. Nos setores comerciais e

pblicos a utilizao de sistemas naturais de condicionamento uma alternativa para a economia de

energia. Como a gerao interna de calor nos edifcios deste setor geralmente muito grande (pessoas,

iluminao, equipamentos), provavelmente o aproveitamento dos recursos naturais pode no atender

integralmente s necessidades de conforto. Mas a adequao do projeto ao clima, balanceando os

recursos naturais e os sistemas artificiais, minimiza a dependncia exclusiva destes ltimos.


Existem vrios trabalhos de avaliao de edifcios tendo em vista a aplicao de sistemas

naturais de climatizao em concordncia com sistemas artificiais otimizados. Em muitos deles fica

explcita a importncia do emprego de estratgias e tecnologias passivas no projeto arquitetnico, desde

sua concepo, para a diminuio do consumo de energia. Porm, a maioria dos estudos existentes na

rea est voltada para edifcios condicionados. Alm disso, as pesquisas tm-se baseado principalmente

em resultados de simulao computacional. O estudo experimental da performance trmica de diferentes

estratgias bioclimticas extremamente importante para indicar e validar alternativas ao crescimento

do consumo de energia em edifcios comerciais.

Dessa forma, para avaliao da adequao de solues arquitetnicas e sistemas passivos de

climatizao em edifcios na cidade de Braslia, optou-se por uma avaliao experimental de edifcio no

condicionado com caractersticas apropriadas ao clima Tropical de Altitude e que demonstra potencial

para implementao de outros sistemas passivos.

Apesar das tipologias arquitetnicas dos edifcios construdos atualmente em Braslia no

apresentarem relao com as caractersticas climticas em sua maioria, possvel citar bons exemplos

de arquitetura adaptada ao clima. Entre eles, os edifcios da Clnica Daher no Lago Sul, do Edifcio da

Emater - DF, do Restaurante Universitrio ou do projeto inicial da Reitoria da Universidade de Braslia,

apresentados nas figuras 1.2 a 1.5.

FIGURA 1.2 Clinica Daher FIGURA 1.3- EMATER-DF

FIGURA 1.4 Restaurante universitrio- UnB FIGURA 1.5- Reitoria UnB.

Foi selecionado como objeto de estudo o edifcio da Cmara Legislativa do Distrito Federal de

autoria dos arquitetos Mrio Willian Del Sarto e Gilson M. Carias. Este edifcio, um dos poucos no

condicionados, apresenta caractersticas arquitetnicas que vo ao encontro das estratgias indicadas

pelas cartas bioclimticas mais apropriadas regio, como a carta de GIVONI (1992). Alm disso este

foi um dos poucos edifcios no condicionados em que no houve obstculos burocrticos

implementao do presente estudo.


1.2 OBJETIVOS

Caracterizao detalhada e precisa do clima local voltada para projeto, incluindo a determinao do ano climtico de referncia e avaliao bioclimtica. Permitindo a utilizao de dados

climticos atualizados na aplicao de mtodos de avaliao de desempenho trmico e na determinao

de estratgias de projeto apropriadas na concepo arquitetnica.

Estudo de caso em edifcio de escritrios no condicionado no sentido de verificar o potencial das estratgias de projeto mais adequadas ao clima de Braslia em situao real de uso. Atravs dessa

avaliao pretende-se oferecer alternativas para adoo de sistemas passivos ou de baixo consumo

para climatizao do ar, contribuindo para diminuio do emprego do sistema de ar condicionado em

edifcios pblicos e comerciais.


1.3 ESTRUTURA DA DISSERTAO

Este trabalho, no esforo de auxiliar o profissional de projeto visando uma maior integrao do

edifcio com o meio externo, consistem em dois procedimentos principais. O primeiro uma

caraterizao do clima de Braslia a partir de base de dados atualizada, como ferramenta de auxlio no

projeto bioclimtico. E o segundo a avaliao da adequao de solues arquitetnicas e sistemas

passivos de climatizao indicados para edificaes no clima Tropical de altitude atravs de estudo de

caso em edifcio no condicionado.

Aps uma introduo expondo a realidade da arquitetura de Braslia frente ao cenrio de crise energtica brasileira faz-se um resumo dos objetivos principais da pesquisa. No segundo captulo coloca-se a importncia do projeto bioclimtico para o conforto trmico e minimizao do consumo

energtico em edificaes e os mecanismos necessrios para a concretizao de um projeto que

oferea tais condies. Portanto, segue-se a definio dos elementos e fatores climticos decisivos na

caracterizao do clima e das variveis e elementos do clima influentes no conforto trmico humano e no

desempenho trmico da edificao. Procede-se tambm a avaliao das cartas bioclimticas e mtodos

mais apropriados realidade brasileira e ao clima tropical de altitude, como forma de melhor identificar

as estratgias bioclimticas mais adequadas. O captulo encerra-se com a exposio das principais

estratgias bioclimticas indicadas para o clima tropical de altitude.

O captulo seguinte (terceiro captulo) trata da metodologia adotada tanto para o tratamento dos dados climticos obtidos para a caracterizao do clima quanto para o estudo de caso no edifcio da

Cmara legislativa do Distrito Federal.

No quarto captulo apresentam-se os resultados e discusso relativa caracterizao do clima e os resultados do desempenho das solues arquitetnicas do edifcio e sistemas implementados em

relao aos dados de temperatura do ar e umidade relativa medidos.

O quinto e ltimo captulo trata das concluses, destacando sua contribuio e possveis questes conflitantes. E ainda recomendaes para trabalhos futuros, chamando ateno para a

necessidade da pesquisa em arquitetura bioclimtica voltada para a regio de Braslia.

Captulo 2 REVISO BIBLIOGRFICA 7

CAPTULO 2- REVISO BIBLIOGRFICA 2.1- A IMPORTNCIA DO PROJETO BIOCLIMTICO.

Durante algum tempo a evoluo da tecnologia, com novos sistemas artificiais de iluminao e

condicionamento de ar, e a disponibilidade de energia barata, permitiu ao arquiteto que ignorasse as

caractersticas climticas de cada regio. A crise de energia da dcada de setenta e o abrupto impacto

ambiental que o homem vem causando natureza ao longo dos anos trouxeram a necessidade de uma

mudana de atitude por parte dos profissionais de projeto. Foi na dcada de setenta que surgiu pela

primeira vez o termo projeto bioclimtico abordado pelos irmos OLGYAY (1973), que estendem a

aplicao da climatologia aplicada arquitetura s condies de conforto trmico humano. Porm, ainda

existe um longo caminho a percorrer at que os princpios bioclimticos sejam totalmente aceitos e

incorporados ao projeto.

A incorporao desses princpios de uma forma compreensvel e completa expressa por uma

arquitetura que, segundo TOMBAZIS (1995), sensvel ao local, a sustentabilidade, ao clima, s lies

da simplicidade e beleza aprendidas com as lies do senso comum do vernacular, e s necessidades e

aspiraes dos seres humanos.

hora do arquiteto ampliar seus horizontes, ...permitindo que as especificidades de cada local

aflorem como condicionantes a serem respeitados em uma linguagem arquitetnica adequada, e

enriquecendo a arquitetura brasileira com tipologias diferenciadas e prprias (LAMBERTS et al, 1997).

A incorporao dos princpios bioclimticos ao processo de projeto desde sua concepo

permite a implantao de sistemas passivos, procurando exaurir todas as possibilidades que esses

sistemas oferecem. Os sistemas passivos de resfriamento, segundo GIVONI (1994), consistem em

tcnicas simples para a diminuio da temperatura interna atravs do uso de fontes de energia naturais.

Em avaliao, baseada em simulaes no programa ESP-r, de 4 edifcios climatizados em So

Paulo, ROMRO (1998) demonstra a grande possibilidade de at 12,1% de conservao de energia na

etapa de projeto entre os edifcios pesquisados. Segundo a ELETROBRS (1999), com a implantao

de medidas para reduo do consumo de energia em prdios j existentes (retrofit), o consumo pode ser

reduzido em aproximadamente 30%. Em prdios j projetados dentro do conceito de eficincia

energtica, a economia pode chegar a 50%. A reduo do consumo se d principalmente pela

minimizao do consumo de energia para condicionamento de ar, uma vez que, um projeto arquitetnico

adequado pode, segundo GIVONI (1994), minimizar a elevao da temperatura mdia total de

temperatura diurna pelos ganhos solares diretos ou indiretos.

Dessa maneira a arquitetura deve assumir o papel que sempre teve, que o de minimizar os

efeitos climticos e no de intensific-los e agrav-los, como vem acontecendo em to larga escala na

arquitetura contempornea.

Entendendo melhor o clima da regio possvel evitar, ou pelo menos minimizar aspectos

ambientais indesejveis, como ventos fortes, altas temperaturas, poluio do ar e outros. Para tanto,

necessria a compreenso das variveis que compem o clima e do grau de influncia de cada uma

delas sobre o ambiente construdo.


2. 2- PRIMEIRA CARACTERIZAO DO CLIMA DE BRASLIA Na climatologia interessa-se particularmente pelas aplicaes prticas dos dados climticos,

utilizando os mesmos dados bsicos da meteorologia, mas com inteno de descobrir, explicar e

explorar o comportamento normal dos fenmenos atmosfricos, visando beneficiar o homem. Segundo

VIANELLO e ALVES (1991), denomina-se bioclimatologia quando se refere relao destes elementos

climticos com os seres vivos, por isso est subdividida em bioclimatologia humana, animal e vegetal.

Segundo GRISOLET, H. et al (1962) apud FERREIRA (1965) o clima o conjunto de elementos

que, em sua sucesso habitual, no curso de um perodo determinado, caracterizam a atmosfera e

concorrem para dar a cada ponto da terra sua individualidade.

Do ponto de vista meteorolgico e geogrfico, o clima definido pela combinao de uma srie

de elementos climticos, tais como, temperatura do ar, umidade relativa do ar, precipitaes, ventos e

radiao solar incidente. Estes variam sob a ao de fatores regionais como latitude, altitude, relevo,

vegetao, massas de ar, entre outros.

A temperatura do ar, por exemplo, mais elevada quando mais prximo o local da linha do

equador (latitude 0) e apresentar maiores variaes quanto mais distante do oceano. A altitude

tambm exerce influncia sobre as amplitudes trmicas, pois com o aumento da altitude, o ar se torna

mais rarefeito, com menor capacidade de absoro da radiao solar.

Dessa forma, possvel perceber que, como cada regio apresenta caractersticas diferenciadas

em relao a esses fatores de acordo com sua localizao geogrfica, acontecero tambm diferentes

manifestaes e combinaes dos elementos climticos. Por isso uma classificao mais precisa dos

tipos de clima torna-se muito complexa. Na anlise bioclimtica de uma regio, tendo em vista o conforto

humano no ambiente construdo, geralmente aceita-se uma classificao mais geral da distribuio dos

climas, que procure distinguir unicamente os tipos mais representativos como as classificaes de

Koppen (aceita universalmente) e Thornthwaite. De acordo com KOENIGSBERGER et al (1980), como

os parmetros para o clima local so os mesmos para uma regio, possvel iniciar a caracterizao do

clima com um resumo dos dados regionais e subseqentemente examinar quais parmetros sero

afetados por fatores locais especficos e qual costuma ser a extenso mais comum desses desvios.

De acordo com grande parte das classificaes tradicionais identificam-se dentro da faixa

tropical (entre os trpicos de cncer e capricrnio) trs tipos climticos bsicos principais, o quente seco,

o quente e mido e o composto ou de mones. FERREIRA (1965) e KOENIGSBERGER (1980) citam a

classificao de ATKINSON (1953) cujas trs zonas climticas principais esto subdivididas ainda em

trs subgrupos. Dessa forma, o clima quente e seco apresenta o subgrupo quente e seco martimo de

deserto, no clima quente mido identifica-se o subgrupo quente mido de ilha e no clima composto, o

subgrupo tropical de altitude.

Segundo FERREIRA (1965) e a Companhia de Desenvolvimento e Planejamento do Distrito

Federal - CODEPLAN (1984), o clima de Braslia pode ser classificado como Tropical de Altitude. Como

possvel observar nos climas compostos, verificam-se condies muito semelhantes ao clima tropical

mido, durante o perodo de chuvas, e semelhantes ao clima tropical seco no perodo de seca, embora

no demonstrem a consistncia e os extremos que lhes so caractersticos. Observa-se ainda uma

terceira estao dentro do perodo seco, com dias ensolarados, de baixa umidade relativa, e noites frias

desconfortveis, qual se refere como fria e seca.


O Distrito Federal est localizado na regio Centro-Oeste do Brasil, ocupando o centro-leste de

Gois. A cidade de Braslia est localizada na parte centro oeste do Distrito Federal situada

aproximadamente 16o de latitude sul, apresentando altitude mdia de 1100 metros. A cidade est

situada em um stio convexo e de acordo com a CODEPLAN (1984) este stio caracteriza-se por estar

aberto a toda influncia dos ventos predominantes, e durante os perodos de calmaria, tem uma

topografia ideal para promover a drenagem do ar atravs do stio da cidade. O ar se move desde o

Planalto alto e seco atravs da cidade e drena-se dentro do vale arborizado do rio So Bartolomeu. A

rea do stio bem drenada, condio esta que reduzir a umidade a um mnimo.

Assim como declara NIMER (1979), o relatrio da CODEPLAN (1984) ressalta que como as

variaes locais da precipitao no so relevantes, as variaes de temperatura constituem o carter

predominante do regime trmico. Por isso a diferena entre as condies de primavera (estao mais

quente) e inverno (estao mais fria) verificada pelas diferenas entre as mximas e as mnimas

dirias. Dessa forma, na classificao climtica do Distrito Federal, realizada pela CODEPLAN (1984),

apresentada na figura 2.1, distinguem-se ainda duas variedades de clima levando em conta o maior ou

menor grau de temperatura. Considera-se que, uma vez que no h variao significativa decorrente da

continentalidade, nem da latitude, a variao da temperatura est relacionada apenas s variaes

altimtricas locais.

FIGURA 2.1- mapa climtico do DF, segundo classificao da CODEPLAN baseada na classificao de Koppen. Atlas do Distrito Federal- 1984

Os trs tipos climticos observados foram diferenciados quanto ao regime de umidade,

existncia ou inexistncia da seca e regime e durao dos perodos secos. Nas bacias hidrogrficas dos

rios So Bartolomeu, Preto, Descoberto/Corumb, So Marcos e Maranho, com cotas altimtricas

abaixo de 100m identificado o clima Tropical, com temperatura mdia para o ms mais frio superior a

18oC. O clima tropical de altitude, da rea que compreende o pediplano de Braslia, entre 1000 e 1200

metros de altitude, apresenta temperatura mdia, para o ms mais frio, inferior a 18C, com mdia

superior a 22 no ms mais quente. Acima de 1200 metros, na regio do pediplano de Contagem e

Rodeador, tambm caracterizado o clima tropical de altitude, porm com temperatura mdia, para o

ms mais frio, inferior a 18C, com mdia inferior a 22 no ms mais quente.

Para o entendimento detalhado da influncia do clima sobre as edificaes e a escolha correta

das estratgias bioclimticas a serem utilizadas leva-se em conta a ao de seus elementos e fatores

sobre os edifcios a partir dos dados disponveis. Para a edificao, de acordo com FROTA e SCHIFFER

(1988), os elementos climticos mais significativos so os relativos s variaes dirias e anuais, da

Tropical (Aw)

Tropical de Altitude (Cwa)

Tropical de Altitude (Cwb) Braslia


temperatura do ar e os ndices mdios de umidade relativa e precipitaes atmosfricas e, quando

disponvel, a quantidade de radiao solar.

Segundo NIMER (1979), na regio do Distrito Federal, raramente ocorrem temperaturas

negativas. Em compensao, a elevada altitude impede temperaturas muito altas mesmo no vero.

De acordo com a CODEPLAN (1984) e os dados das Normais Climatolgicas de 1960-1990,

Instituto Nacional de Meteorologia - INMET (1992), o perodo mais chuvoso corresponde aos meses de

novembro a janeiro, e o perodo seco ocorre no inverno, especialmente nos meses de junho a agosto.

Na regio oriental de Gois, da qual o DF faz parte, mais de 70% do total de chuvas acontece de

novembro a maro. O inverno extremamente seco, as chuvas so raras e em pelo menos um ms no

h registro de nenhum dia de chuva. O perodo seco dura de 4 a 5 meses. No somente o trimestre de

inverno (junho, julho e agosto) seco, mas tambm o ms que o antecede (maio) e o que o sucede

(setembro). Segundo dados do INMET (1992) observa-se que o regime pluviomtrico anual de 1552

mm e dezembro o ms mais chuvoso com cerca de 248mm.

De acordo com COELHO (1995), existem algumas massas de ar que influenciam o clima da

regio. No vero, sofre influncia da massa equatorial continental. No inverno, acontece o encontro da

Massa Tropical Atlntica com a massa Polar Atlntica. Segundo NIMER (1979) podem ocorrer mudanas

bruscas de temperatura durante o inverno quando, sob a ao do anticiclone polar, as temperaturas

mnimas descem a nveis muito baixos. As modificaes provocadas pelas massas de ar so as

responsveis pela existncia e distino dos perodos quente e mido e seco. Segundo FERREIRA

(1965), o perodo quente e mido, de outubro a abril, apresenta uma temperatura mdia de mais de

22C, e o perodo seco, de maio a setembro, apresenta temperatura mdia de cerca de 19C, que

aumenta ao longo do perodo e chega a setembro com mdia de 23C e mdia das mximas de 34C. A

temperatura mdia para o ms mais frio superior aos dados apresentados pela CODEPLAN (1984).

O vento predominante o vento Leste durante quase todo o ano, de acordo com FERREIRA

(1965) e GOULART et al (1997), e a velocidade mdia baixa, entre 2 e 3 m/s predominantemente. A

insolao anual de cerca de 2370 horas de acordo com os dados do INMET (1992).

O conhecimento e avaliao destas variveis climticas, de acordo com as condies desejveis

de conforto, so importantes ferramentas no processo de projeto de uma edificao. Dessa forma,

possvel evitar desde o incio do projeto possveis problemas ocasionados pela desconsiderao das

condies climticas.

Entretanto, segundo BITAN (1988), na maioria dos casos a informao climatolgica escassa e

no processada para os propsitos do planejamento climtico e a extenso das medies da estao

no responde s necessidades da climatologia aplicada. Sendo necessrio um tratamento adequado dos

dados disponibilizados pelas estaes.

FERREIRA (1965) foi uma das primeiras pesquisadoras a realizar uma caracterizao do clima

de Braslia voltada para o projeto bioclimtico, a partir do tratamento dos dados meteorolgicos

disponveis. Este trabalho utilizado at os dias atuais como referncia para vrias pesquisas na rea

da bioclimatologia em Braslia, como AMORIM (1998), ROMERO (1988, 1999, 2000), PINHEIRO (1999),

entre outros. Este trabalho de FERREIRA (1965), alm de oferecer informaes gerais sobre o clima e a

possibilidade de verificar em detalhe a distribuio dos dados climticos ao longo do ano, tambm

sugere estratgias de projeto para o melhor aproveitamento das caractersticas climticas locais.


Porm os dados de FERREIRA (1965) de ventos, insolao e precipitaes so retirados do

Atlas climatolgico de SERRA (1955), que oferece apenas valores aproximados e referentes perodo

anterior fundao da cidade de Braslia. Alm disso, os dados meteorolgicos restantes (temperatura

do ar e umidade relativa do ar) so referentes ao perodo inicial de urbanizao da cidade (1961-1965),

podendo, portanto, no retratar de maneira atualizada o clima da regio. Com o crescimento urbano e a

conseqente alterao da superfcie (atravs da pavimentao e rea construda) pode haver alterao do clima urbano. Segundo KOENIGSBERGER et al (1980), a temperatura do ar em uma cidade pode ser

8C maior que no entorno e a umidade relativa pode ser reduzida em 5 a 10% devido s reas

pavimentadas que eliminam a gua rapidamente, a ausncia de vegetao e as altas temperaturas.

Dessa forma, ocorre mesma situao com os dados de NIMER (1979) para a regio centro-

oeste que so referentes a perodo anterior a 1979, assim como a CODEPLAN (1984) que se baseia em

valores mdios fornecidos pelo INMET abrangendo o perodo de 1963 1980.

Mais recentemente GOULART et al (1997) reuniram dados climticos para projeto para diversas

cidades brasileiras, incluindo Braslia. Este trabalho apresenta dados formatados para projeto e p/

avaliao de desempenho energtico em edificaes como dados de dia-tpico para projeto, de

temperatura de projeto, ano climtico de referncia, graus dia e graus hora, entre outros. Definindo-se

um ano climtico de referncia este tipo de avaliao torna-se mais prtico e possibilita a avaliao de

dados horrios. Segundo STAMPER (1977), o ano climtico de referncia, test reference year-TRY

utilizado como base para verificao do comportamento climtico para um determinado local ao longo do

ano. Os dados utilizados por GOULART et al (1997), porm, so retirados do perodo de 1961- 1970,

perodo no qual a cidade possua menos da metade de sua populao e ocupao urbana atual.

Em trabalho realizado por RIBEIRO (2000) foi utilizado um perodo mais recente de dados

climticos, de 1989 1999, voltado para a identificao de possveis alteraes climticas decorrentes

do processo de urbanizao da cidade de Braslia, no havendo o tratamento dos dados no intuito de

disponibiliz-los para projeto. Este trabalho analisa dados de temperatura e umidade e evidencia um

possvel aquecimento ao longo do perodo estudado, com uma elevao da temperatura principalmente

na temperatura mdia das mximas. Porm, para afirmar a ocorrncia desta elevao, seria necessria

uma comparao dos seus resultados com perodos anteriores, uma vez que, as alteraes percebidas

dentro de um perodo de pouco mais de dez anos podem estar somente acompanhando um ciclo de

variao climtica. Vale salientar que apesar destas observaes, este trabalho indica claramente,

atravs das medies realizadas em vrios pontos da cidade, a elevao nas temperaturas nas reas

mais pavimentadas e densamente povoadas.

As Normais climatolgicas do Instituto Nacional de Meteorologia - INMET so os dados

climticos mais difundidos no Brasil e trabalham com perodos de 30 anos de observao meteorolgica.

Os dados das Normais climatolgicas existentes para Braslia (1960-1990), apesar de serem relativos a

um perodo maior de dados, abrangendo a dcada de 80, restringe-se a valores mdios, o que os tornam

limitados por no representarem a variabilidade meteorolgica diria e sua distribuio anual. Alm

disso, no apresentam dados de ventos e amplitudes trmicas, duas importantes variveis para a

definio de estratgias de controle na edificao.

Para uma caracterizao mais detalhada e precisa do clima local necessrio conhecer a

distribuio ao longo do ano dos dados climticos relevantes para a edificao, a temperatura, a

umidade, a insolao, direo e velocidade dos ventos e precipitaes. Atravs do conhecimento


detalhado destas variveis ao longo do ano torna-se possvel prever percentuais para as estratgias

bioclimticas mais adequadas aquela situao climtica. Dessa forma, possvel trabalhar os dados

climticos para a cidade de Braslia e juntamente com a utilizao de meios grficos que sintetizem o

resultado das observaes, caracterizar o clima voltado para o projeto bioclimtico.

Alm disso, o tratamento de um perodo mais recente de dados daria condies a uma anlise

comparativa e uma caracterizao do clima da regio considerando toda a evoluo climtica em relao

evoluo urbana da cidade. Em trabalho realizado por GOULART (1993) foi possvel uma avaliao da

evoluo climtica local atravs da comparao dos dados das Normais Climatolgicas registradas pelo

INMET (perodo 1931-1960 e 1961-1990) em Florianpolis com as mesmas variveis calculadas a partir

do perodo disponvel de 1961 a 1970.

2.3- MTODOS DE AVALIAO BIOCLIMTICA MAIS ADEQUADOS PARA BRASLIA.

O tratamento de dados climticos atualizados voltados para o propsito de projeto fundamental

para a identificao de estratgias bioclimticas adequadas s caractersticas climticas da cidade de

Braslia. Atravs da escolha e utilizao correta destas estratgias possvel proporcionar melhores

condies de conforto e minimizar gastos energticos.

Para a anlise de dados climticos objetivando formular diretrizes de projeto bioclimtico

segundo GIVONI (1992), geralmente so utilizados modelos anuais dos principais fatores climticos que

afetam o conforto humano e a performance trmica de edifcios. Alm dos modelos grficos mensais de

temperatura, umidade, velocidade do ar, nebulosidade, etc, tambm so utilizadas cartas bioclimticas.

O conforto trmico segundo definio da American Society of Heating, Refrigerating and Air-

conditioning Engineers, Inc.- ASHRAE (1992), a condio da mente que expressa satisfao com o

ambiente trmico. Os principais fatores que afetam o conforto trmico so as variveis humanas como,

atividade desenvolvida pelo indivduo, sua vestimenta, e as variveis ambientais que proporcionam as

trocas de calor entre o corpo e o ambiente. As trocas trmicas garantem a regulao trmica do

organismo humano, proporcionando o equilbrio trmico.

As variveis ambientais que influenciam a sensao de conforto so a temperatura do ar, a

temperatura radiante mdia, a velocidade do ar e a presso parcial do vapor dgua no ar ambiente.

Esses mecanismos influem na evaporao que retira calor do corpo. Diferentes combinaes dessas

variveis podem produzir a mesma sensao trmica. Segundo FERREIRA (1965), um ambiente ser

confortvel termicamente quando apresentar condies para que as trocas trmicas entre ele prprio e o

meio se processem de tal forma a manter este ltimo a uma temperatura normal s suas atividades.

Na carta bioclimtica, delimitam-se a zona de conforto e limites dentro dos quais algumas

estratgias de projeto poderiam garantir conforto, alm de apresentar informaes a respeito do

comportamento climtico do entorno. A maioria das cartas bioclimticas est relacionada a condies

externas edificao. Para os perodos situados dentro da zona de conforto seria interessante procurar

manter no interior da edificao condies semelhantes s indicadas em seu exterior. Assim a soluo

de projeto conduzida para melhor aproveitamento das condies externas favorveis, (FERREIRA,

1965).

De acordo com FERREIRA (1965) e EVANS (2000) geralmente representa-se, sobre um mesmo

diagrama, a variao anual simultnea de dois elementos distintos escolhidos pelo papel preponderante

sobre o fenmeno estudado (tal como temperatura e umidade para fenmeno fisiolgico). Alm das


diferentes variveis consideradas por cada mtodo, os limites e zonas de conforto tambm variam de

acordo com os ndices de conforto trmico considerados.

Esses ndices procuram englobar em um s parmetro, o efeito conjunto das variveis

ambientais e humanas, determinando um valor no qual existe a mesma resposta trmica para diferentes

combinaes e propores destas variveis. Em geral, esses ndices so desenvolvidos fixando um tipo

de atividade e a vestimenta utilizada pelo indivduo. A maioria das pesquisas na busca de um ndice de

conforto trmico se iniciou e foi motivada por organismos militares aps a primeira guerra mundial na

tentativa de identificar situaes de estresse trmico vividas pelos soldados. VILLAS BOAS (1984)

classifica estes ndices em meteorolgicos e fisiolgicos. Os meteorolgicos seriam expressos por

elementos climticos onde todas as variveis do modelo so referentes s caractersticas destes

elementos. Os ndices fisiolgicos integram ao modelo as respostas fisiolgicas dos indivduos

submetidos a diferentes situaes climticas.

Embora os ndices sejam uma ferramenta importante como forma de quantificar o

comportamento humano em relao ao ambiente trmico, KOENIGSBERGER et al (1980) observam que

nenhum ndice pode ser substituto de informaes detalhadas relacionando cada uma das variveis

climticas.

Dessa forma, preciso avaliar quais seriam os mtodos de avaliao bioclimtica mais

adequados para realidade climtica da cidade de Braslia e nvel de aclimatizao de seus habitantes.

OLGYAY (1973) foi o primeiro a desenvolver um diagrama bioclimtico, em 1963, chamado de

Carta Bio-climtica. Este mtodo relaciona as variveis de temperatura de bulbo seco e umidade relativa

e sugere diretrizes para ventilao e uso da radiao para inverno. aplicvel somente para condies

externas e em condies moderadas de ar, a 40 de latitude, com vestimenta comum em trabalho

sedentrio ou ligeiramente fsico. O prprio autor sugere a adaptao da carta para regies mais quentes

ao desenvolver trabalho para a Universidade del Valle em Cali na Colmbia (OLGYAY, 1968)

considerando a aclimatizao dos habitantes desta regio. So feitas indicaes para a ampliao do

grfico a outras latitudes, mas no prev alteraes para diferentes altitudes. IZARD e GUYOT (1980)

consideram que o mtodo embora pioneiro, apresenta poucos recursos para a interveno no edifcio e

est obsoleto tendo sido desenvolvido com tcnicas ultrapassadas. O mtodo de OLGYAY baseia-se no

ndice

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