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Estudo e avaliação do conforto térmico nas residências de interesse social em climas quente

e úmido Julho/2016

ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Edição nº 11 Vol. 01/ 2016 julho/2016

Estudo e avaliação do conforto térmico nas residências de interesse

social em climas quente e úmido

Ewerton Neri de Araújo – [email protected]

Master em Arquitetura

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Rio Branco, AC, 20 de julho de 2015

Resumo

Este artigo visa mostrar estudos realizados e desenvolvidos na área de conforto ambiental,

enfocando a insolação nas residências dos conjuntos habitacionais de interesse social,

especificamente em residências do Programa Habitacional Cidade do Povo na Cidade de Rio

Branco, programa desenvolvido pelo Governo do Estado do Acre iniciado no ano de 2012.

Serão abordados critérios e avaliação da insolação e suas variáveis, desenvolvendo assim

um estudo comportamental examinado e que possa servir de víeis para uma nova proposta de

qualificação para este programa de moradia e para futuros empreendimentos desta

categoria. Para contemplar o estudo usou-se como base a troca de materiais, da inclusão de

novos tipos de materiais e componentes energéticos, ainda, o uso da Simulação do software

DesignBuilder na análise do desempenho termo-energético, sendo a ferramenta recomendada

pela NBR 15.575.

Palavras-chave: Conjuntos habitacionais. Interesse social. Conforto ambiental.

DesignBuilder.

1. Introdução

Desde 2007 o mundo se transformou efetivamente em um planeta consideravelmente urbano,

pois mais da metade da população mundial passou a viver nas cidades. Em muitas das grandes

cidades milhões de pessoas vivem em condições inadequadas, quanto ao ambiente construído

de forma correta. As cidades crescem mais rápidas do que antes e tornam-se cada vez mais

atrativas para as pessoas. No Brasil mais de 80% da população vive em espaços urbanos. A

cidade de Rio Branco não escapa dessa afirmação. O efeito do consumo de energia no

aquecimento global é um dos motivos mais importantes para se adotar políticas de redução do

consumo de energia elétrica (CUNHA, 2004:67). O setor residencial é responsável por cerca

de 50% do consumo de energia, segundo o Balanço Energético Nacional (dados do EPE -

Ministério de Minas e Energia). Os materiais de construção civil têm uma intensa influência

sobre as condições de conforto no ambiente interior, sobre o consumo energético da própria

edificação. O Arquiteto e Urbanista responsável pela elaboração do projeto deve propor

direções e recursos disponíveis no projeto para definir os detalhes da casa, principalmente,

buscar a adequação da mesma ao clima local, no caso deste artigo, ao clima quente e úmido

de Rio Branco. A utilização dos conceitos bioclimáticos na elaboração do projeto, associado à

escolha correta e motivada em materiais construtivos, fará com que a residência consuma

menos energia para obter as condições de conforto necessárias para um bom desenvolvimento

das atividades a que se destina. O auxílio de ferramenta de simulação, como o programa

DESIGNBUILDER, permite ajudar nas disposições do projeto, através do cálculo do


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desempenho térmico das edificações, possibilita ainda, que o profissional possa verificar os

dados que serão obtidos em função de suas escolhas, tanto no rumo da edificação quanto em

tipologia, escolha de materiais de fechamentos, aberturas e estratégias de ventilação natural.

Podendo dessa forma atender um bom grau conforto fazendo com que diminua o uso

excessivo de equipamentos mecânicos de refrigeração e iluminação, ainda mais por não ser

em quase sempre inacessíveis financeiramente à maioria da população que residem nessas

áreas de habitação popular, abordaremos a troca substancial de alguns materiais e inclusões de

novos, para assim chegarmos a um bom grau de eficiência energética dentro da edificação.

Nesse sentido buscaremos propor aqui soluções que construam um ambiente havido de

habitar e ou mesmo amenizar o que hoje podemos presenciar nas principais residências

questionadas neste artigo.

2. Residências habitacionais de interesse social

“O Brasil, como os demais países da América Latina, apresentou intenso processo

de urbanização, especialmente na segunda metade do século XX. Em 1940, a

população urbana era de 26,3% do total. Em 2000 ela é de 81,2%. [...] Trata-se de

um gigantesco movimento de construção de cidade, necessário para o assentamento

residencial dessa população bem como de suas necessidades de trabalho,

abastecimento, transportes, saúde, energia, etc”. (ARRIGHI, 1997:43)

A função primordial da habitação é a de abrigo. Com o desenvolvimento de suas habilidades,

o homem passou a utilizar materiais disponíveis em seu meio, tornando o abrigo cada vez

mais elaborado. Mesmo com toda a evolução tecnológica, sua função primordial tem

permanecido a mesma, ou seja, proteger o ser humano das intempéries e de intrusos (ABIKO,

1995).

O “Interesse Social” como terminologia na habitação no Brasil já era utilizada nos programas

para faixas de menor renda do extinto Banco Nacional da Habitação (BNH) (ABIKO, 1995).

Como diretriz de políticas públicas, segundo Bonduki (2003), a Constituição Federal de 1988

previa o princípio da função social do uso do solo urbano. Sob este princípio, o conceito de

Interesse Social é constitucionalmente incorporado às políticas habitacionais para os setores

de população de baixa renda.

Porém nada impede que possamos propor materiais e técnicas construtivas que viabilizem que

essas construções possam interdepender de grande custo, trataremos aqui nesse estudo de

como inserirmos esses itens sem perder a essência governamental que é a de economia,

quando tratamos de valores finais para edificações deste fim.

3. Conforto Térmico

Em estudos realizados, Fanger 1970, define que o conforto térmico é “uma condição da mente

que expressa satisfação com o ambiente térmico” segundo ele, em função desse conforto

envolver variáveis físicas, ambientas, e pessoais que, não é possível satisfazer termicamente

falando todas as pessoas em um mesmo ambiente, devido aos aspectos de cada um. Depende


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ainda de fatores como: temperatura do ar (umidade e pressão), temperatura média,

velocidades do ar. Nas pessoais de cada indivíduo está nas vestes, na própria taxa metabólica.

Segundo o Manual de Conforto térmico FROTA, A. Barros; SCHIFFER explana que, “o

conhecimento do clima, aliado ao dos mecanismos de trocas de calor e de comportamento

térmico dos materiais permite uma intervenção consciente da arquitetura, incorporando os

dados relativos ao meio ambiente externo de modo a aproveitar o que o clima apresenta de

agradável e amenizar seus aspectos negativos”.

Segundo LOPES (1993) “há três formas de interferir no projeto arquitetônico e melhorar o

conforto do edifício, através: controle de energia solar incidente, que seriam (implantação,

orientação, localização, proteção externa, características dos componentes externos) do

controle de energia solar absorvida, sendo a propriedade superficial do material e componente

que o envolve, e do controle de transmissão termofísicas interna dos materiais construtivos do

habitar” “O organismo humano pode ser comparado a uma máquina térmica a qual gera calor

quando executa algum trabalho. O calor gerado pelo organismo deve ser dissipado

em igual proporção ao ambiente, a fim de que não se eleve nem diminua a

temperatura interna do corpo [...] esses desiquilíbrios ocasionados entre a geração e

a dissipação do calor pelo organismo podem ocasionar sensações desconfortáveis,

ou mesmo patologias em casos mais extremos” (XAVIER, 1999:78).

O Estado do Acre por exemplo, de acordo com a classificação de koppen, o clima acreano é

do tipo equatorial, quente e úmido, com temperaturas médias anuais variando entre 24,5ºC e

32ºC tendo duas estacoes prevalecentes, uma seca e uma chuvosa, sendo o período mais

quente do ano entre maio e outubro. Sabemos que o conforto térmico varia de região para

região. Não há como considerarmos a sensação térmica de lugares como Rio Branco que é

quente e úmido com outras cidades de clima quente e seco por exemplo. No ser humano por

exemplo, a temperatura média do corpo é da ordem de 37ºC, com limite muito estreitos de

36,1ºC e 37,2ºC. Quando identificamos o que temos disponível e como aproveitar o clima, passamos a nos

preocupar com a qualidade da edificação que proporemos a um determinado ser, a partir

desses conceitos que se é interessante propor estudos e experiências até chegar a um fator

comum.


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Figura1:Isolamento térmico: zoneamento bioclimático

Fonte: Abrapex (2015)

4. O uso de softwares para a simulação e cálculo de consumo de energia e temperatura

A cada ano vemos a necessidade de melhorar a qualidade de vida das pessoas. Na economia

de energia e otimização dos espaços no que diz respeito a desempenho térmico que, veio a

aparecer programas de simulações computacionais, dentro desses novos programas está o

chamado EnergyPlus, software que simula carga térmica e análise energética do edifício.

Considerando este novo recurso que estaremos trabalhando com a ferramenta DesignBuilder

para simularmos o ambiente já construído de uma residência tipo, do programa habitacional

localizado na cidade do povo em Rio Branco, com aa ajuda do software em questão faremos

simulação no período de outubro que é considerado um dos meses mais quente na cidade.

Analisaremos como atualmente uma habitação desta se comporta na situação atual e de como

se comportaria, levando em consideração outro tipo de material escolhido para seu

desempenho térmico ser melhorado.

4.1 NBR 15.575/2013

A cada A partir de 19 de julho de 2013 passou a vigorar a Norma Brasileira 15.575/2013 –

Desempenho de Edificações Habitacionais, que estabelece padrões no que se refere à

eficiência das edificações no Brasil. Cada parte da norma foi organizada por categoria, dentre

elas a habitacionalidade referente a desempenho térmico e acústico, andando em conjunto

com o EnergyPlus.


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5. Edificação sob avaliação – Residência tipo no programa habitacional Cidade do Povo

A “Cidade do Povo” (uma cidade dentro da cidade) abrange uma área de aproximadamente

650 hectares, na qual estão sendo construídas 10.518 casas, e também escolas, sendo

entregues até a presente data mais de 3.000 moradias, contará também com: delegacias,

postos de saúde e infraestrutura necessária para atender a população com serviços públicos

básicos, além de áreas verdes e de comércio. Está localizada na BR-364, quilômetro 5. Terá

uma população estimada em 50 mil pessoas.

Figura 2: Vista das residências habitacionais da cidade do povo em construção

Fonte: Crea Sergipe (2015)

Dentre as residências já entregues pelo Governo do Estado do Acre estão essas quatro

tipologias:


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Figura 3: Vista das tipologias de residências habitacionais entregues no programa


Será objeto de estudo a residência abaixo:

Figura 4: Edificação escolhida para estudo


A residência abordada no estudo, compreende-se numa área aproximada de 43m², distribuídos

entre, sala/cozinha, dois dormitórios, um banheiro PNE, um espaço de serviço ao ar livre. A


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unidade habitacional em questão tem por sua vez, materiais comuns nas edificações da cidade

de Rio Branco, alvenaria em bloco cerâmico de oito furos, rebocadas e permeabilizadas com

selador acrílico e tinta látex PVA, os pisos cerâmicos PEI-4 nas dependências dos cômodos

comuns e de azulejos no banheiro. A cobertura em telhas cerâmicas tipo colonial com o

madeiramento necessário para a sua sustentação, beirais com no máximo 60cm, conta ainda

com um sistema de aquecimento da água através de um reservatório térmico (boiler) mais um

coletor solar (placa). As esquadrias de vidro temperado 6mm com armadura de alumínio, as

portas internas em madeira, e a externa metálica.

Ao consideramos este materiais que, faremos a simulação considerando o mês de outubro

como variável e verificando o conforto térmico para o modelo de edificação abaixo, como

mostra o projeto:


Fonte: Google Earth (2015)


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Fonte: Google Earth (2015)

Figura 7: Planta baixa da Edificação escolhida para estudo

Fonte: ARAÚJO, Ewerton (2015)


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Figura 8: Volumetria da Edificação escolhida para estudo


Figura 9: Edificação em3D


Usando o projeto atual com seus materiais, usando o programa se simulação DesignBuilder, e

usando o mês de outubro como referência, temos a seguinte configuração de conforto térmico

na residência:


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Figura 10: Uso do software DesignBuilder – Energy Plus na Edificação do estudo


Observamos que a temperatura radiante fica em torno de 29,50ºC. E 309 horas de desconforto

térmico.

Ao mesmo tempo que, ao propor a troca de alguns matérias e inclusão de outros, podemos

identificar uma mudança considerável no conforto térmico dentro da unidade habitacional em

estudo.


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Figura 11: 3D da Edificação do estudo – com mudanças de materiais


Propomos aqui a troca do tijolo comum de oito furos rebocado com cimento e revestido com

tinta PVA comum, pelo tijolo ecológico. Na cobertura dispusemos de uma manta térmica

abaixo das telhas comum que receberam tinta resinada branca para retenção de parte do corpo

de calor que atravessa a telha. Os vidros temperados existentes recebendo uma camada de

fumê 75% com proteção contra os raios ultravioleta. No quesito propostas que independem de

simulação de conforto térmico propomos um sistema de entrada e saída de ar por dentro da

cobertura para a circulação da ventilação natural. Consistindo ai na capitalização de um

ambiente mais fresco. O uso de árvores que retenham a insolação também faz parte do estudo

proposto aqui.

Figura 12: Uso do software DesignBuilder – Energy Plus na Edificação do estudo


6. O uso do tijolo ecológico como condicionante de economia e conforto térmico na

edificação

Dos materiais escolhidos para troca na análise da residência escolhida iremos abordar o

porquê da escolha o tijolo ecológico, que segundo especialistas, é um material econômico, a

obra ganha rapidez uma economia de 30% no custo final da construção, pois demanda menos

tempo de assentamento, outra vantagem é que esse tipo de material dispensa a etapa de

recorte das paredes, pois as instalações elétricas e hidráulicas podem ser embutidas durante a

execução da alvenaria, seu processo de fabricação não exige queima em forno à lenha e, por


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isso, não polui o ar e ainda evita desmatamentos. Para o assentamento, em vez de argamassa

comum, é usada uma cola especial vendida pelos fabricantes do tijolo.

No livro “Mundo Sustentável”, TRIGUEIRO explica que “o tijolo é o mais popular dos

materiais de construção. Está na casa do rico e na casa do pobre. Toda construção leva tijolo.

Mas tem um problema: o tijolo convencional precisa ser cozido em fornos. Para cada

milheiro, lá se vão cinco árvores, até ficar no ponto. Além do grande consumo de energia,

tijolo sem cimento, chapisco, e emboço não serve para muita coisa. O que muita gente não

sabe nem imagina é que existe sim, um tijolo que não usa cimento nem argamassa: basta

encaixar”. Dentro de seu livro informa de uma fábrica de tijolos ecológicos oriunda de

pesquisas da Universidade Federal do Rio de Janeiro, não havendo olaria nem forno. Sendo

50% do tijolo feito de pó de pedra, 40% de solo, e 10% de cimento. O material é moído e

prensado e depois de aprovado em testes pronto para o uso na construção.

“A redução do custo se dá pricncipalmente na mão-de-obra porque o sistema

contrutivo facilita a montagem da parede e dispensa chapisco, emboço, reboco, a

argamassa de assentamento é um filete de cola. Os tijolos são auto encaixaveis. E a

parede tem consistência. Alem disso não pede pintura. Se quiser, basta rejunte, mas

também n~so é necessário. Pode colocar verniz, um selador acrílico para dar

acabamento. Fosco, brilhante, até de assoalho. No final das contas, na hora de pagar

a conta da casa feita de tijolo ecológico, se tiver uma equipe que saiba o que fazer, e

comparando com o tijolo ceramico e o bloco de concreto armado a economia é de

pelo menos 30%, uma diferença bastante expressiva quando a gente fala em

construção de casa popular”. (FRANCISCO CASA NOVA, PROFESSOR DO

PROGRAMA DE ENGENHARIA CIVIL DA COPPE/UFRJ).

O intuito do uso do tijolo ecológico vai além da área térmica para a área econômica, pois

proporciona obras mais baratas e com curto espaço de tempo em sua construção.

7. Dados obitidos na avaliação

Quando realizado as duas avaliações, uma da edificação existente e outra de uma nova

proposta, verificamos que a incidência de desconforto térmico durante o mês de outubro ficou

na faixa de 309 horas no mês com temperatura média de 29,5ºC considerando a análise da

residência existe. Temos então 43% de horas no mês analisado com temperaturas

desconfortáveis. Já no estudo e análise de uma nova proposta tendo como base a troca de

materiais e alguns subsídios de amenização de temperatura como tratado no item 5 deste

artigo, observamos que houve uma queda no desconforto mensal na edificação de: 29,5ºC

caiu para 25,7ºC, tendo uma redução de 3,8ºC na edificação, e também incidiu no desconforto

térmico em horas que saiu de 309 horas para 185 horas, o que corresponde a 25,69%. Uma

diferença de 17,31%. Tornando assim a residência mais harmoniosa em relação a existente,

tornando-a com o desempenho termo-energetico mais eficaz e consequentemente econômica,

me diante o fato que, tende a diminuir o uso excessivo de equipamentos mecânicos de

refrigeração e iluminação.

Abaixo vemos o gráfico entre os dois estudos:


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Figura 13: Gráfico dos dados obtidos no estudo


Aqui vemos o comparativo entre os dois (edificação existente e nova proposta) e da redução

em desconforto térmico equivalente na análise:


Fonte: ARAÚJO, Ewerton (2015).


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Fonte: ARAÚJO, Ewerton (2015).

8. Conclusão

Infere-se a partir do abordado, a importância que as novas edificações, sendo elas de interesse

social ou não devem apresentar atualmente no mundo que vivemos, mundo esse que muda

constantemente, seja físico ou materialmente. O clima mundial está cada dia nos instigando a

nos movermos e procurarmos melhorar as condições sejam, do ambiente construído, ou

principalmente da adaptação dos já construídos. O estudo de avaliação deste artigo

proporcionou uma visão de como materiais podem interferir no conforto térmico de um

ambiente, mostrou também a importância que devemos dar ao projetarmos uma atmosfera

onde irá habitar pessoas.

Conseguimos através deste estudo, amenizar uma situação hoje existente não só nas

residências de regiões de clima quente e úmido, mas em outras regiões que tenham

similaridade quando queremos falar em desempenho termo-energético. Mediante aos

resultados obtidos, podemos estimular o uso de outros tipos de materiais e/ou soluções do

âmbito do conforto térmico nas próximas edificações que por ventura venhamos a realizar,

usar o que foi alcançado em novas edificações e propor um ambiente mais habitável e

confortável.

Atualmente o uso de softwares com o DesignBuilder proporciona o estudo prévio da

edificação, ainda mais por ser o que usa como parâmetro a NBR 15.575/2013, proporciona

melhoramos o projeto em busca do desempenho correto de energia que o mesmo irá promover

pós construção.

Podemos perceber nos resultados obtidos que a simples substituição de materiais e a

estratégia de melhoria em outros pontos como o caso de pintar a telha na cor branca

possibilitou no mês de maior incidência de calor, uma redução de 17,31% em horas no total

do mês em conforto térmico na residência.

Com isso, podemos tirar deste estudo que o mundo mudou climaticamente falando e temos

que usar das ferramentas certas para não termos que sofrer futuramente com edificações mal

projetadas, energeticamente prejudiciais, o que acabam contribuindo mais ainda com as

mudanças climáticas existenciais.


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Referências

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