CONFORTO TÉRMICO 2019.1 COMPORTAMENTO TÉRMICO DO CORPO HUMANO na Arquitetura e Urbanismo Formulado com a ajuda de imagens e textos do livro “Eficiência energética na arquitetura”. 2019.1 Prof. MS António Manuel C P Fernandes

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO INTRODUÇÃO “Embora o clima seja bem distinto em qualquer região da Terra, o ser humano é biologicamente parecido em todo o mundo, sendo adaptável a diferentes condições climáticas ao se utilizar de mecanismos culturais como a vestimenta, a arquitetura e a tecnologia.” O corpo humano tem mecanismos automáticos de resposta ao frio e ao calor, no entanto, sua capacidade de adaptação é, principalmente, cultural, como dito acima. Para se entender o processo como um todo, isto é, as relações entre o ser humano, a arquitetura e o meio ambiente, precisamos estudar, em primeiro lugar, o comportamento térmico do corpo frente às condições térmicas e temos que ter clareza quanto às diferentes formas de perda de calor. Você tem clareza sobre os fenômenos de termologia? Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

Assim é gerado o calor interno do corpo.” COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “O homem é um ser homeotérmico, ou seja, a temperatura interna do organismo tende a permanecer constante independentemente das condições do clima. Com o uso do oxigênio, o organismo promove a queima das calorias existentes nos alimentos (processo conhecido como metabolismo), transformando-as em energia. Assim é gerado o calor interno do corpo.” Isto é, como está sempre produzindo calor internamente, tem que estar dispersando esse calor para o meio ambiente. Quando se diz que o corpo está em equilíbrio térmico, em conforto, é porque essas trocas estão ocorrendo na quantidade correta e a pessoa nem sente calor, nem sente frio! Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “Na figura abaixo observa-se que estas trocas podem ocorrer por condução, convecção, radiação e evaporação.” A revisão de termologia foi necessária pois precisamos distinguir com clareza cada uma das formas de troca de calor, caso contrário, poderemos tomar decisões equivocadas e projetar soluções incorretas desperdiçando recursos, sacrificando o conforto e a sustentabilidade. As três formas, condução, convecção, radiação (as trocas “secas”) já foram vistas assim como o resfriamento evaporativo. Espera-se que todos estejam “afiados” nisso! Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO MECANISMOS TERMORREGULADORES “Havendo ganho ou perda de calor, pode ocorrer uma tendência ao aumento ou à diminuição da temperatura interna do organismo (situada por volta de 37°C), podendo causar danos à saúde e até mesmo a morte. Por este motivo existem mecanismos com a finalidade de manter a temperatura interna constante, chamados termo-reguladores, ativados quando as condições térmicas do meio ultrapassam certas faixas.” Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “Na presença do frio, os mecanismos termo-reguladores são ativados com o objetivo de evitar perdas térmicas do corpo ou aumentar a produção interna de calor.” NO FRIO O mecanismo mais importante é a vasoconstrição da epiderme, isto é, ocorre a redução da circulação sanguínea nos vasos mais próximos à pele tornando-a um excelente isolante térmico e, com isso, diminuindo a perda de calor do organismo. A pele se esfria aproximando sua temperatura da temperatura do meio exterior reduzindo as perdas de calor por convecção com o ar e por radiação com as superfícies que estão à sua volta. Quando você treme de frio (tiritar), na verdade, está tremendo para obrigar ao aumento compulsório do metabolismo, e produzir mais calor para compensar a perda. Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “No caso do calor, o primeiro mecanismo termoregulador a ser disparado é a vasodilatação periférica, que (...) aumenta a temperatura da pele, incrementando perdas de calor por convecção e por radiação. O segundo mecanismo disparado é também o mais importante para a sensação de conforto térmico: o suor.” NO CALOR O suor, que se forma nos poros da pele sai por evaporação e resfria a pele aumentando as perdas de calor do organismo dando a sensação de menor temperatura aparente do meio. Quando a temperatura do ar está elevada e a umidade relativa do ar não está alta a evaporação processa-se com facilidade resfriando a pele e obtendo mais conforto. Quando a umidade relativa está muito elevada reduz-se bastante o processo prejudicando o conforto: é o calor úmido, desconfortável. O entendimento do processo de resfriamento evaporativo é essencial. Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO AS VARIÁVEIS AMBIENTAIS DE CONFORTO TÉRMICO A resposta humana ao ambiente térmico, a sensação térmica, depende de 4 variáveis: temperatura do ar, velocidade do ar, umidade relativa do ar e temperatura radiante do entorno: o corpo humano, na sua avaliação de conforto ou desconforto, integra, simultânea e instantaneamente, as quatro variáveis acima descritas e dá seu veredito: ou sente frio, ou sente calor, ou está confortável! Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “Quanto maior a atividade física, tanto maior será o calor gerado pelo metabolismo. É importante ao arquiteto saber a função de sua arquitetura de forma a prever o nível de atividade realizado no seu interior...” ATIVIDADE FÍSICA O metabolismo é o processo bioquímico que converte o alimento em energia e sempre libera calor que terá que ser dispersado para o meio pelo organismo. Em clima frio isso torna-se fácil (até demais...) mas em clima quente a tarefa será mais complexa e melindrosa. Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “A resistência térmica da roupa também é de grande importância na sensação de conforto térmico do homem. Esta variável é medida em clo: do inglês clothing.” VESTIMENTA A pele troca calor com a roupa por condução, convecção e radiação. Quanto maior a resistência térmica da roupa – mais roupa, portanto, ou mais grossa, menos calor passa por ela: daí chama-se de roupa ”quente” para o frio e em climas quentes e amenos de roupa leve. Prof. MS Antonio Manuel Fernandes A cor também são importantes. Normalmente são mais escuras no frio e mais claras no calor! A permeabilidade também é importante CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO “Fanger derivou uma equação geral de conforto para calcular a combinação das variáveis ambientais (...) atividade física e vestimenta. (...) que traduz a sensibilidade humana ao frio e ao calor. O PMV para conforto térmico é zero, para o frio é negativo e para o calor é positivo” SENSIBILIDADE TÉRMICA O PMV, de -3 a +3, no eixo horizontal; no vertical o % de insatisfeitos, o PPD. A ISO 7730 (1984), adotou o trabalho de Fanger e recomenda que a PPD deve ser menor que 10%, (entre -0,5 e +0,5). Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Do calor ao conforto... Alterando uma a uma... Utilizando o programa CONFI, um algorítmo que calcula o PMV e o PPD de Fanger... 1 Tar (°C) 29 UR (%) 80 Var (m/s) 0.1 T rad med (°C) 30 Roupa (clo) 0.8 Meta (w/m²) 160 PMV (-3/3) 2.8 PPD (%) 98 Muito calor: PMV de 2,8 (máximo 3,0): 98% das pessoas reclamando! Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Do calor ao conforto... alterando uma a uma... Utilizando o programa CONFI (um algorítmo que calcula o PMV e o PPD de Fanger... 1 2 3 4 5 6 7 Tar (°C) 29 26 UR (%) 80 40 Var (m/s) 0.1 0.8 T rad med (°C) 30 24 Roupa (clo) 0.4 Meta (w/m²) 160 116 PMV (-3/3) 2.8 2.4 2.1 1.8 1.5 1.3 PPD (%) 98 92 83 72 55 43 9 Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Do frio ao conforto... Alterando... 1 Tar (°C) 18 UR (%) 50 Var (m/s) 0.4 T rad med (°C) 19 Roupa (clo) 0.5 Meta (w/m²) 70 PMV (-3/3) -2.8 PPD (%) 99 Muito frio: PMV de -2,8 (máximo -3,0): 99% das pessoas reclamando! Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Do frio ao conforto... alterando... 1 2 3 4 5 6 7 Tar (°C) 18 19 UR (%) 50 80 Var (m/s) 0.4 0.2 T rad med (°C) 21 Roupa (clo) 0.5 0.8 Meta (w/m²) 70 PMV (3/+3) -2.8 -1.7 -1.3 -1.1 -0.9 -0.8 -0.4 PPD (%) 99 62 43 33 26 20 9 Prof. MS Antonio Manuel Fernandes O importante é você reconhecer e explicar o motivo das melhoras ocorridas no nível de conforto utilizando os conceitos adquiridos nos estudos da revisão de Termologia. As formas de perdas de calor envolvidas em cada alteração das variáveis! CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO REFERÊNCIAS LAMBERTS, R; DUTRA, L; PEREIRA, F. O. R. Eficiência energética na arquitetura. S. Paulo: PW Editores, 1997. FERNANDES, A. M. C. P. Clima, homem e arquitetura. Goiânia: Trilhas Urbanas, 2006. EVANS, J. M. Programa “CONFI”. Centro de Investigación Habitat y Energia; FADU; UBA; 1993 ATENÇÃO: Faça download do “Eficiência energética na arquitetura”: procure por LabEEE – Laboratório de Eficiência Energética nas Edificações / publicações / livros Prof. MS Antonio Manuel Fernandes CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo