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Slides Arquitetura Bioclimatica - Curso Conservação de Energia UERJ / SEBRAE/RJ - 2o. dia

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Slides Arquitetura Bioclimatica - Curso Conservação de Energia UERJ / SEBRAE/RJ - 2o. dia

  1. 1. Soluções Arquitetônicas Voltadas ao Uso Eficiente de Energia – 2º dia Arq. Myrthes Marcele Santos
  2. 2. Programa do Curso <ul><li>Roteiro de Recomendações Básicas </li></ul><ul><li>Diagnóstico do Microclima </li></ul><ul><li>Conforto Ambiental </li></ul><ul><li>Insolação e Projeto </li></ul><ul><li>Instrumentos de Incentivo </li></ul><ul><li>Exemplos de Edificações Sustentáveis </li></ul><ul><li>Bibliografia Recomendada </li></ul>
  3. 3. Conforto Ambiental <ul><li>Definição: um estado de espírito que reflete a satisfação com o ambiente que envolve a pessoa. </li></ul><ul><li>No projeto de arquitetura: </li></ul><ul><li>é tentar garantir que dentro dos cômodos aconteça o mínimo de calor (ou de frio) e o máximo de luz natural; </li></ul><ul><li>que o complemento artificial de </li></ul><ul><li>luz e ar necessários se faça no menor número de dias por ano e horas por dia, criando um ambiente mais “saudável”. </li></ul><ul><li>garantir que o ruído de fora não entre ou o de dentro não saia quando se abrir e fechar janelas e portas. </li></ul>Conforto Ambiental = térmico + visual + acústico + respiratório + ergonômico + etc.
  4. 4. Conforto Ambiental <ul><li>Conforto térmico: satisfação psicológica de um indivíduo com as condições térmicas do ambiente (ABNT). </li></ul><ul><li> é obtido quando se consegue manter um equilíbrio entre o corpo e o entorno. </li></ul><ul><li>Variáveis de conforto térmico: </li></ul><ul><li>Variáveis ambientais – temperatura do ar, temperatura radiante, umidade relativa e velocidade do ar. </li></ul><ul><li>Atividade física – quanto maior a atividade física, tanto maior será o calor gerado pelo metabolismo humano. Exemplo: academias de ginástica. </li></ul><ul><li>Vestimenta – quanto maior a resistência da roupa, tanto menor serão suas trocas de calor com o meio. </li></ul><ul><li>Compleição física – devido à idade, sexo, saúde, raça, etc. </li></ul>
  5. 5. Conforto Ambiental O Homem: é um ser homeotérmico, i.é, sua energia vital é conseguida pelo metabolismo que mantém a temperatura interna constante, em torno de 36,7 o C . Entretanto, apenas 20% da energia útil é metabolizada, o restante (80%) é transformado em calor e eliminado para o meio através das trocas térmicas para a manutenção do equilíbrio interno. Trocas térmicas entre o homem e o meio: a diferença de temperatura promove o fluxo de calor , sempre do quente para o frio. São elas: R – por Radiação . Entre o Sol e o corpo, entre o corpo e a abóbada celeste, entre o corpo e os demais corpos, mas não se tocam. C – por Condução , contato. Entre o corpo e toda superfície em que ele toca. Cv – por Convecção . Entre o corpo e o ar, que está em contato direto. E – por Evaporação . Eliminação do calor na expiração e através da pele, pelos poros. CONFORTO = M + R + C + Cv - E = 0
  6. 6. Conforto Ambiental <ul><li>Troca térmica entre os ambientes externo e interno , considerando a temperatura externa mais elevada que a interna e separados pela envoltória da edificação, ocorre em 3 etapas : </li></ul><ul><li>O ambiente externo cede calor à superfície externa, por radiação (proveniente do Sol e das superfícies vizinhas) e por convecção (proveniente do ar). Uma parcela será refletida ( ρ ) e outra absorvida ( α ) dependendo da resistência e cor do material. </li></ul>Exemplo: se o material tiver cor escura (absorvidade = 0,8), significa que 80% da energia incidente será absorvida e 20% refletida. C R - Cv R - Cv
  7. 7. Conforto Ambiental <ul><li>O calor migra no interior do material da envoltória, da face externa para a interna, por condução . A intensidade do fluxo dependerá da condutibilidade térmica ( λ ) do material – propriedade que depende da sua densidade. Quanto maior o valor de λ , tanto maior será a quantidade de calor transferida. </li></ul>Outra variável importante nesse processo é a espessura do fechamento, que determina a resistência térmica (R) do material – capacidade em resistir à passagem de calor. condutibilidade térmica de alguns materiais
  8. 8. Conforto Ambiental <ul><li>Na terceira etapa, tal como na primeira, as trocas térmicas serão por radiação e convecção , e dependerão da transmitância térmica (U) do material constituinte do fechamento (opaco ou transparente). </li></ul>
  9. 9. Conforto Ambiental Na Natureza, os principais responsáveis pelas trocas por convecção são os VENTOS. Este fenômeno acontece graças às Correntes de Convecção .  À medida que o ar se aquece, ele fica mais leve (ou menos denso) e sobe, cedendo espaço para outra massa de ar mais frio. Cria-se uma zona de depressão (sucção) e o ar mais frio – que por ser mais denso tende a descer – gera uma força de pressão sobre a terra. Pode acontecer nas montanhas e encostas durante o dia e a noite.
  10. 10. Conforto Ambiental  As Correntes de Convecção também podem ser observadas no interior das edificações. O ar aquecido tende a subir, rumo ao forro ou andar de cima e, uma vez sem ter para onde se deslocar, cria uma camada quente estacionária, aquecendo o ambiente. Se existem aberturas, o ar quente se deslocará pelo interior da edificação buscando por uma saída na parte superior .
  11. 11. Programa do Curso <ul><li>Roteiro de Recomendações Básicas </li></ul><ul><li>Diagnóstico do Microclima </li></ul><ul><li>Conforto Ambiental </li></ul><ul><li>Insolação e Projeto </li></ul><ul><li>Instrumentos de Incentivo </li></ul><ul><li>Exemplos de Edificações Sustentáveis </li></ul><ul><li>Bibliografia Recomendada </li></ul>
  12. 12. b e d – equinócios (mar/set) a – solstício Norte (jul) c – solstício Sul (dez) Insolação e Projeto Relação Terra-Sol
  13. 13. Insolação e Projeto junho Carta Solar meio-dia pôr do sol nascer do sol (inverno) (verão) (primavera) (outono)
  14. 14. Insolação e Projeto SÃO PAULO S
  15. 15. Insolação e Projeto
  16. 16. Insolação e Projeto
  17. 17. Insolação e Projeto
  18. 18. Insolação e Projeto
  19. 19. Insolação e Projeto
  20. 20. Insolação e Projeto
  21. 21. Insolação e Projeto
  22. 22. Insolação e Projeto Dias Horas
  23. 23. Insolação e Projeto Onde está o sol às 15 horas do dia 22 de junho em SP? 23º 30´ S
  24. 24. Insolação e Projeto Onde está o sol às 8 horas do dia 22 de dezembro em SP? 23º 30´ S
  25. 25. Insolação e Projeto Freqüentemente os projetistas se deparam com a necessidade de projetar elementos que protejam a edificação em determinadas horas ou estações do ano. Heliodon Varandas, sacadas, beirais, marquises, toldos, brises, cobogós, os instrumentos e as possibilidades de uso são enormes. Entretanto todas obedecem a mesma regra: o cálculo da trajetória solar sobre a edificação.
  26. 26. Insolação e Projeto Software Heliodon Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, no período desejado, onde está o Sol, ou seja, conhecer a direção de seus raios, sobretudo, nas fachadas, para calcular formas de proteção e prever aberturas.
  27. 27. Insolação e Projeto 6h – dia 22/dez – RJ
  28. 28. Insolação e Projeto 8h – dia 22/dez – RJ
  29. 29. Insolação e Projeto 10h – dia 22/dez – RJ
  30. 30. Insolação e Projeto 12h – dia 22/dez – RJ
  31. 31. Insolação e Projeto 14h – dia 22/dez – RJ
  32. 32. Insolação e Projeto 16h – dia 22/dez – RJ
  33. 33. Insolação e Projeto 18h – dia 22/dez – RJ
  34. 34. Como descobrir onde está o Norte Solar de uma edificação? Exercício de Fixação
  35. 35. <ul><li>Em grupo e com o diagrama solar da região, achar o Norte colocando-se o raio de Sol de forma a que a projeção horizontal da sombra de qualquer superfície vertical corte o diagrama na hora de leitura. </li></ul>Exemplo: 14:30 de 16 de abril Exercício de Fixação
  36. 36. Insolação e Projeto Insolação como diretriz de projeto
  37. 37. Insolação e Projeto Insolação como diretriz de projeto
  38. 38. Insolação e Projeto Insolação como diretriz de projeto
  39. 39. Insolação e Projeto Residência Jacobs House – “HEMICICLO SOLAR ” Arquiteto : Frank Lloyd Wright Ano: 1948 O corte transversal da residência mostra as diferentes inclinações solares (inverno e verão) e a eficiência do beiral nestas situações. Mostra também a eficiência da ventilação cruzada durante o verão e a proteção dos ventos na face norte durante o inverno.
  40. 40. Insolação e Projeto Solução adotada pelos arquitetos da Construtora PRISMA para a proteção das portas da cobertura, a partir do estudo da carta solar Verão Inverno Opção: proteção horizontal com pérgula. Arquitetos: Leonardo Ozenda e Simone de Albuquerque
  41. 41. Programa do Curso <ul><li>Roteiro de Recomendações Básicas </li></ul><ul><li>Diagnóstico do Microclima </li></ul><ul><li>Conforto Ambiental </li></ul><ul><li>Insolação e Projeto </li></ul><ul><li>Instrumentos de Incentivo </li></ul><ul><li>Exemplos de Edificações Sustentáveis </li></ul><ul><li>Bibliografia Recomendada </li></ul>
  42. 42. <ul><li>SELO LEED - Leadership in Energy and Environmental Design </li></ul><ul><li>Criado nos anos 90 pela ONG americana United States Green Building Council (USGBC), instituição financiada pelo NIST (National Institute of Standards and Technology) com o objetivo de promover a construção de edificações com baixo impacto ambiental e boas condições de ocupação, além de maior retorno econômico. </li></ul><ul><li>No Brasil, é representado pelo Green Building Council Brasil, fundado em Julho/2007 e composto por 50 empresas da cadeia produtiva da construção. </li></ul><ul><li>A partir do tipo de obra que se quer certificar, pode-se desmembrar o LEED em LEED – EB (edificações existentes); LEED – CS (estrutura, envoltória e sistemas); LEED – CI (projetos de interiores de edifícios comerciais); LEED – H (projetos residenciais); LEED ND (desenvolvimento da região) e o LEED – NC (novos edifícios comerciais e grandes projetos). </li></ul>Instrumentos de Incentivo
  43. 43. Dentro de cada categoria, tem-se cinco temas: matérias e recursos (MR); energia e atmosfera (EA); espaço sustentável (SS); qualidade ambiental interna (EQ); uso racional da água (WE), que devem atender aos critérios: Instrumentos de Incentivo 1- local da obra , se for uma área recuperada gera pontos; 2- uso racional da água , através de sistemas de tratamento de efluentes e captação de água da chuva; 3- eficiência energética do empreendimento, que deve utilizar iluminação e ventilação naturais; 4- matéria-prima utilizada na construção, preferencialmente de reciclados ou recicláveis, considerando a proximidade do local da obra; 5- qualidade do ambiente construído , considerando questões como conforto ambiental.
  44. 44. Instrumentos de Incentivo <ul><li>Uma das medidas adotadas pelo Governo Federal durante o racionamento de energia elétrica ocorrido em 2001 foi a aprovação da Lei de Eficiência Energética (Lei n o 10.295, de 17/10/2001) que, dentre outras providências, criou condições para criou condições para concessão da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) para edificações. </li></ul><ul><li>A ENCE é de caráter voluntário mas deverá passar a ser obrigatória para novas edificações em prazo a ser definido. </li></ul><ul><li>É destinada a edificações comerciais, de serviços e públicas, condicionadas no todo ou em parte, artificialmente ou não, com área útil superior a 500m² ou tensão de abastecimento superior a 2,3 kV (grupo tarifário A). </li></ul><ul><li>Permite uma classificação do nível de eficiência A (mais eficiente) a E (menos eficiente). </li></ul>
  45. 45. Instrumentos de Incentivo <ul><li>Os requisitos técnicos para a classificação dos níveis de eficiência energética das edificações são: </li></ul><ul><li>o desempenho térmico da envoltória, </li></ul><ul><li>a eficiência do sistema de condicionamento de ar, </li></ul><ul><li>a eficiência e potência instalada do sistema de iluminação, </li></ul><ul><li>incentivos adicionais para aumento da eficiência ao implementar inovações tecnológicas, uso de energias renováveis, co-geração ou com a racionalização do consumo de água (bonificações). </li></ul><ul><li>Pré-requisitos gerais: </li></ul><ul><li>Circuito elétrico com possibilidade de medição centralizada por uso final: iluminação, sistema de condicionamento de ar e outros. </li></ul><ul><li>Se houver demanda para uso de água quente utilizar aquecimento solar de água, bomba de calor ou aquecimento por reuso de calor. </li></ul><ul><li>Se possuir mais de um elevador, deve ter controle inteligente de tráfego. </li></ul><ul><li>Utilização de bombas de água etiquetadas. </li></ul>
  46. 46. Instrumentos de Incentivo
  47. 47. Classificação Geral da edificação: Para a classificação geral do nível de eficiência energética da edificação devem ser calculados os pontos para cada requisito e atribuídos pesos: Instrumentos de Incentivo Pesos: envoltória=30%; iluminação=30%; condicionamento de ar=40%
  48. 48. Instrumentos de Incentivo
  49. 49. SELO PROCEL EDIFICAÇÕES O selo PROCEL EDIFICA deverá ser concedido, anualmente, às edificações que apresentarem os melhores índices de eficiência energética, normalmente classificados na Faixa A. Além do SELO, existe o PRÊMIO PROCEL para Edificações , que anualmente reconhece o trabalho voltado para o planejamento de edificações eficientes, desenvolvido por profissionais da construção civil e arquitetos. Instrumentos de Incentivo
  50. 50. Programa do Curso <ul><li>Roteiro de Recomendações Básicas </li></ul><ul><li>Diagnóstico do Microclima </li></ul><ul><li>Conforto Ambiental </li></ul><ul><li>Insolação e Projeto </li></ul><ul><li>Instrumentos de Incentivo </li></ul><ul><li>Exemplos de Edificações Sustentáveis </li></ul><ul><li>Bibliografia Recomendada </li></ul>
  51. 51. Agência Bancária, SP <ul><li>O desafio do Banco Real foi construir uma agência sustentável (600 m 2 ) sem alterar o padrão existente das outras </li></ul><ul><li>Custo 30% mais alto , mas com redução no custo de manutenção </li></ul><ul><li>Uma das principais barreiras foi o fato dos fabricantes de materiais não serem normatizados . </li></ul><ul><li>Fachada e auto-atendimento são iluminados a noite com energia solar captada de dia </li></ul><ul><li>Mobiliário com madeira 100% certificada </li></ul><ul><li>Iluminação natural: clarabóias com aplicação de película, usadas nas áreas de gerência, diminui a radiação solar para o interior </li></ul>SELO LEED
  52. 52. Agência Bancária, SP
  53. 53. Agência Bancária, SP <ul><li>consome 43% a menos de energia </li></ul><ul><li>77% do lixo e do entulho da construção foram reutilizados e reciclados a fim de ampliar a vida útil de aterros sanitários </li></ul><ul><li>vaga de estacionamento preferencial para veículos com baixa emissão </li></ul><ul><li>aprendizado está sendo multiplicado às agências </li></ul><ul><li>tinta à base de água , revestimento com argamassa sem queima e cimento com mistura de resíduos </li></ul><ul><li>tubos confeccionados com garrafa PET fazem a coleta de água da chuva </li></ul><ul><li>possui sistema de ventilação evaporativa com 100% de renovação do ar </li></ul>
  54. 54. Sede de Banco, Amsterdã <ul><li>os jardins internos são regados com água da chuva recolhida do telhado </li></ul><ul><li>todos os escritórios recebem ar e luz natural , ficando o sistema artificial de aquecimento e a ventilação desligado a maior parte do tempo </li></ul><ul><li>é evidente a satisfação dos ocupantes , onde o absenteísmo diminuiu 15% e a produtividade aumentou </li></ul><ul><li>localização : escolhido pelos funcionários devido a proximidade de suas casas, fica a sede do Banco ING, construída em 1987 com uma área de 16.400 m 2 </li></ul>
  55. 55. Sede de Banco, Amsterdã <ul><li>desde a ocupação inicial o complexo consumiu 92% menos energia que um banco adjacente, construído na mesma época, representando uma economia de 2,9 milhões de dólares por ano </li></ul><ul><li>um dos edifícios mais eficientes da Europa </li></ul><ul><li>o investimento feito nos sistemas de economia de energia retornou nos três primeiros meses </li></ul><ul><li>foi dada ênfase no planejamento , que demorou 3 anos porque a diretoria do banco fez questão que todos participassem </li></ul><ul><li>o banco melhorou a sua imagem pública e passou a ser a 2ª maior instituição bancária da Holanda . </li></ul>
  56. 56. Academia de Ciências, USA <ul><li>As janelas têm sensores de temperatura que comandam sua abertura e fechamento automaticamente. </li></ul><ul><li>Dispensa o uso de ar-refrigerado central </li></ul>A Academia de Ciências da Califórnia fica no Golden Gate Park e é considerado o museu mais verde do mundo e referência no uso de tecnologias sustentáveis para estruturas de uso público. <ul><li>As paredes são revestidas com um composto que inclui material de jeans reciclado para isolamento térmico. </li></ul><ul><li>Do concreto e aço usados na estrutura, 50% são reciclados de outras construções e projetos . </li></ul>
  57. 57. Academia de Ciências, USA Dados do Projeto: Arquiteto Renzo Piano 20% da eletricidade usada no prédio é de energia solar Custo de execução = US$ 500 milhões Inauguração em set / 08 Cúpula do Planetário Telhado Naturado <ul><li>Telhado Naturado - Coberto por plantas nativas da Califórnia, possui topografia em auto-relevo. São sete 'montes‘ que correspondem a áreas de exposição dentro do museu: planetário, a floresta tropical, aquário, etc. </li></ul><ul><li>As plantas no telhado absorvem 60% da água da chuva e suas janelas-basculantes abrem para refrigerar o ambiente e possuem células para a captação de energia solar </li></ul>
  58. 58. <ul><li>Um dos primeiros exemplares da arquitetura moderna no Brasil, tendo sido construído entre 1937 a 1945. </li></ul><ul><li>O prédio possui 14 andares sobre pilotis, o qual possui um pé-direito monumental de mais de 9 metros de altura, e está construído numa área de 27.536 m 2 . </li></ul><ul><li>Possui amplos jardins de Roberto Burle Marx e painel de azulejos de Portinari. </li></ul><ul><li>Foi um dos primeiros edifícios, em todo o mundo, a fazer uso do recurso do brise-soleil . </li></ul>Palácio Gustavo Capanema, RJ
  59. 59. <ul><li>Projeto foi inspirado por Le Corbuisier e liderado por Lúcio Costa que contava com uma equipe de jovens arquitetos como Oscar Niemeyer e Eduardo Reidy. </li></ul><ul><li>A implantação acontece de forma a criar no pavimento térreo do edifício uma praça pública que permite a passagem desimpedida de pedestres sob o prédio. </li></ul><ul><li>O prédio possui forma alongada e está posicionado com as maiores superfícies na direção norte-sul . </li></ul><ul><li>A fachada norte possui proteção solar – brises horizontais móveis. </li></ul><ul><li>A fachada sul é totalmente envidraçada. </li></ul><ul><li>Todo o conjunto constitui-se de três corpos inter-relacionados : administrativo, auditório e salão de exposições. </li></ul>Palácio Gustavo Capanema, RJ
  60. 60. <ul><li>O Parlamento Alemão é um prédio de valor histórico e arquitetônico do século XIX, sendo sua reforma um exemplo bem sucedido de aplicação do conceito de sustentabilidade </li></ul><ul><li>Principal elemento de intervenção: cúpula em vidro com 40m de diâmetro e 23,5m de altura, cujo sistema de funcionamento é parte da estratégia de eficiência energética, captando luz natural e auxiliando na ventilação e aquecimento naturais do prédio, que não faz uso de condicionamento artificial </li></ul>Dados do Projeto: Arquiteto Norman Foster 6 andares + cúpula = área útil de 11.220 m 2 Custo de execução = US$ 329 milhões Custo cúpula = 5% do total, ou seja, US$ 16,45 milhões Inauguração em abril / 99 Parlamento Alemão, Berlim cúpula em vidro
  61. 61. <ul><li>A captação da luz natural se dá a partir de um cone central que é revestido com espelhos , que refletem a luz do dia para dentro do vão central alcançando a plenária dos deputados no pavimento térreo </li></ul><ul><li>Para evitar a radiação solar direta e o ofuscamento, uma cortina metálica por meio de movimento computadorizado movido a energia fotovoltaica, acompanha o percurso do sol e proporciona sombreamento </li></ul><ul><li>Simbolismo : a cúpula representa hoje na Alemanha a transparência e a permeabilidade que o ambiente democrático deve possuir </li></ul>Parlamento Alemão, Berlim
  62. 62. <ul><li>Sistema de ventilação : os largos dutos, construídos há mais de 100 anos, foram aproveitados para levar o ar fresco desde a fachada oeste do prédio até a área central , escapando pelo cone central da cúpula equipado com ventiladores acionados pela própria corrente de ar. </li></ul><ul><li>A extremidade superior do cone foi projetado de forma a evitar a exposição da plataforma final ao vento , uma vez que esta é acessada pelo público através das rampas que servem de estrutura da cúpula. </li></ul>Parlamento Alemão, Berlim
  63. 63. <ul><li>O prédio produz a própria energia através de um gerador a biodiesel (sementes de girassol) </li></ul><ul><li>Sistema de aquecimento : o calor gerado na queima é armazenado como água quente num reservatório a 300m da superfície e aproveitada para o aquecimento do prédio </li></ul><ul><li>A água subterrânea a 20 0 C é bombeada com o objetivo de controlar o aquecimento e retorna a 70 o C </li></ul><ul><li>Verão : é utilizado outro reservatório numa profundidade menor (a 60m) para refrigeração do prédio. A água gelada chega a 5 o C e é devolvida a 28 o C. </li></ul>Parlamento Alemão, Berlim
  64. 64. Futuro das Construções Sustentáveis The Russia Tower Bring Star Wars - Azerbaijão
  65. 65. Futuro das Construções Sustentáveis London Climate Change Agency Londres Residencia Antilia _ Munbai India
  66. 66. Futuro das Construções Sustentáveis Crystal Island, Moscovo World Trade Center, Bahrain
  67. 67. Para reflexão “ Enquanto o custo é praticamente o mesmo, a economia operacional é significativa e as pessoas que usam o prédio ficam mais saudáveis, felizes e produtivas, porque alguém não iria construir Green?” (Richard Fedrizzi - President and CEO, USGBC) “ Com o movimento de green building em alta, as edificações convencionais vão rapidamente se tornar obsoletas e perder o seu valor.” (Building the Green Way - Harvard Business Review, June 2006) “ Sustentabilidade não é um problema e sim uma oportunidade. (Bill Clinton – Ex presidente do USA)
  68. 68. Bibliografia Recomendada <ul><li>Manual de Conforto Térmico – A .Frota, S. Schiffer - Ed. Nobel </li></ul><ul><li>Eficiência Energética na Arquitetura – R. Lamberts, L. Dutra, F. Pereira - PW editores </li></ul><ul><li>Apostila da disciplina de conforto ambiental – UFRJ </li></ul><ul><li>Metodologias de avaliação de desempenho ambiental de edifícios – Vanessa Gomes da Silva – Unicamp – Projeto Finep Habitação mais sustentável </li></ul><ul><li>Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C) – INMETRO </li></ul><ul><li>Capitalismo Natural – Paul Hawken, Amory Lovins e L. Hunter Lovins – Ed. Cultrix </li></ul>

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