O conforto térmico fica bastante evidenciado quando não é atendido. Isso porque quando as condições térmicas são adequadas em um local, o corpo encontra-se em equilíbrio com o ambiente e os ocupantes podem simplesmente desenvolver suas atividades normalmente. Pelo contrário, quando um espaço é quente ou frio demais, logo observamos mudanças no nosso humor e corpo. A insatisfação com o ambiente térmico ocorre quando o balanço térmico é instável, ou seja, quando há diferenças entre o calor produzido pelo corpo e o calor do corpo perdido para o ambiente.
Uma análise de 24 estudos sobre a relação entre temperatura e performance indicou uma redução de 10% no desempenho a 30° C e 15° C, comparado com uma linha de base variando entre 21° C e 23° C - demonstrando o impacto que o conforto térmico pode ter sobre ocupantes de um escritório. Um estudo mais recente, em um cenário controlado, indicou uma redução no desempenho de 4% em temperaturas mais baixas e uma redução de 6% em temperaturas altas. [1]
Proteger-nos das intempéries do clima é a função primordial da arquitetura. Isso pode ser feito de maneira ativa (através de equipamentos ou o fogo, por exemplo), ou passivamente, utilizando-se a radiação solar, a ventilação e os materiais a favor da arquitetura. Ainda que o advento de tecnologias de resfriamento e aquecimento tenha melhorado as condições dos ambientes internos, isso também contribuiu para a criação de edifícios pouco adaptados aos ambientes em que estavam implantados, tornando-os custosos para resfriá-los, aquecê-los e para possibilitar o conforto nos seus interiores. Edifícios de escritórios com fachadas envidraçadas, que não são especificados em relação ao clima local, relegam a complexos sistemas de ar condicionado a tarefa de manter uma temperatura interna constante.
O envelope do edifício é parte importante já que atua como um filtro entre o clima exterior e interior, e deve ser projetado levando em conta as condições climáticas locais. Em locais quentes, geralmente busca-se ventilar ao máximo a edificação, com generosas aberturas e espaços sombreados. Em uma região fria, pelo contrário, tende-se a permitir que o sol adentre o espaço, e manter o calor na edificação é o mais propício a ser feito. O sentido do fluxo de calor sempre vai da superfície mais quente à mais fria e a transmissão ocorre quando existe diferença entre a superfície e a interna.
Diversas pesquisas abordam as principais formas de perdas de energia em uma edificação. Em geral, os números ficam próximos dos 35% pelas paredes, 25% pelas esquadrias, 25% para a cobertura e 15% pelo piso. Essas perdas de calor ocorrem por convecção, condução e radiação. Elas inevitavelmente ocorrerão, mas é dever do arquiteto gerenciar a rapidez com que o calor é perdido - isso pode ser controlado através do uso de materiais de construção e técnicas apropriadas para estabelecer e manter um invólucro de construção hermético incorporando altos níveis de isolamento.
Falar sobre os conceitos de isolamento térmico e inércia térmica torna-se importante nesse momento. O isolamento térmico reduz a perda de calor durante as estações frias e o ganho de calor durante as estações quentes. Materiais isolantes geralmente são compostos por muitos vazios, como lãs minerais, fibras cerâmicas, isopor e poliuretano, por exemplo. Eles ajudarão a reduzir as perdas e os ganhos de calor. Já abordamos como calcular a transmitância térmica, também chamada de Valor U, nesse artigo. Esse valor permite conhecer o nível de isolamento térmico em relação à porcentagem de energia que atravessa a envoltória; se o número resultante for baixo, teremos uma superfície bem isolada. Ao contrário, um número alto nos alertará sobre uma superfície termicamente deficiente. Outro conceito importante é a Inércia Térmica, que é a característica de um material de reter o calor e devolvê-lo ao ambiente pouco a pouco. Materiais com alta inércia terão uma reação atrasada nas alterações na temperatura atmosférica. A inércia térmica é relevante em regiões com climas com grandes amplitudes térmicas durante os dias. Já em regiões litorâneas e onde tem-se pouca diferença de temperaturas nos dias, a adoção de materiais com baixa inércia térmica é adequada para evitar que as altas temperaturas adentrem os ambientes.
Paredes
Para reduzir as trocas de calor entre interior e exterior, é importante investir em materiais de isolamento, como lãs minerais, e sua integração em sistemas de fachadas. Rebocos e placas de gesso também atuam na melhora do conforto térmico. Membranas inteligentes auxiliam na estanqueidade e a gerenciar a umidade, enquanto que revestimentos podem contribuir isolando e protegendo contra intempéries.
Coberturas
Sempre recomenda-se combinar algum tipo de isolante térmico à cobertura para maior conforto no interior da habitação.Em regiões onde é aconselhável trabalhar com a alta inércia térmica, recomenda-se a construção de uma laje maciça com a aplicação de um isolante por último. Já em regiões onde pode-se trabalhar com a baixa inércia térmica, podem ser empregados forros leves, mas sempre com a aplicação de isolante térmico. Uma técnica muito utilizada e que tem resultados positivos comprovados e de baixo custo, é pintar as telhas de branco ou utilizar telhas de cores claras, já que refletem os raios solares.
Pisos
Ainda que muitas vezes seja esquecido, isolar o piso é importante para diminuir as trocas de calor entre o solo e a edificação. Além disso, é importante citar que a escolha dos revestimento de paredes ou pisos influenciará a percepção de temperatura pelos ocupantes.
Esquadrias
O vidro nas janelas e fachadas pode permitir que a radiação solar entre no ambiente, mas também pode atuar conservando o calor produzido pelos ocupantes ou sistemas de aquecimento dentro o edifício, ou deixá-los serem evacuados, dependendo do tipo do mesmo. Em suma, o controle da radiação solar pode ser resumido em [2]:
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Admitir ou bloquear a luz natural;
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Admitir ou bloquear o calor solar;
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Permitir ou bloquear as perdas de calor do interior;
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Permitir o contato visual entre interior e exterior.
Para o estudo do comportamento dos fechamentos transparentes, é importante considerar as ondas curtas e ondas longas. Ondas curtas são as visíveis e as infravermelhas. Já as ondas longas são as radiações infravermelhas emitidas por corpos aquecidos. Para o estudo do comportamento dos fechos transparentes, é importante considerar ondas curtas e ondas longas. Ondas curtas são visíveis e infravermelhas. Ondas longas são a radiação infravermelha emitida por corpos aquecidos.
O imprescindível é encontrar um bom equilíbrio entre a capacidade da janela para reduzir a perda de calor (valor-u) versus sua capacidade de aumentar ou reduzir o ganho de calor solar. Nesse momento, o Valor G (Fator Solar) é importante, que nada mais é que a porcentagem de radiação solar que incide no vidro e é transmitida para o ambiente de maneira direta e indireta. Um Valor G de 1,0 representa a transmitância total de toda a radiação solar, enquanto que 0,0 representa uma janela sem transmissão de energia solar. Ou seja, em climas frios, um “valor g” mais alto ajuda a fornecer ganhos solares mais úteis e limitar as necessidades de aquecimento. Nos países de clima quente, um “valor g” mais baixo ajuda a controlar os ganhos solares desnecessários para limitar as necessidades de aquecimento. Na figura abaixo mostramos o funcionamento de alguns tipos de vidro.
Decisões acertadas influenciam nas condições de vida dos ocupantes e cada material pode desempenhar um papel dentro de uma estratégia projetual geral. A especificação final não deve apenas otimizar o consumo de energia, mas também fornecer conforto ao usuário, e por isso é tão importante que os arquitetos conheçam um pouco da teoria por trás dos fenômenos e de que forma as características dos materiais especificados influenciarão o desempenho do edifício em toda a sua complexidade.
Referências
[1] Wargorcki P (ed), Seppänen O (ed), Andersson J, Boerstra A, Clements-Croome D, Fitzner K, Hanssen SO (2006) REHVA Guidebook: Indoor Climate and Productivity In Offices. Lan L. Wargocki P. Wyon DP. Lian Z. (2011) Effects of thermal discomfort in an office on perceived air quality, SBS symptoms, physiological responses, and human performance
[2] Lamberts, Dutra, Pereira (2014). Eficiência Energética na Arquitetura. Available at this link.
Publicado originalmente em 21/04/2019, atualizado em 06/07/2021
