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JUCÉLIA KUCHLA VIEIRA
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS A PARTIR DE
LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
Londrina 2006
Universidade Estadual de Londrina
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) (Biblioteca Central - UEM, Maringá – PR., Brasil)
Vieira, Jucélia Kuchla V657c Caracterização da ventilação natural em
protótipos habitacionais a partir de levantamento de dados reais / Jucélia Kuchla Vieira. – Londrina, PR : [s.n.], 2006.
98 f. : il. color. Orientador : Prof. Dr. Miriam Jerônimo Barbosa. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de
Londrina. Curso de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Saneamento, 2006.
1. Movimento do ar - Conforto térmico -
Engenharia - Londrina,PR. 2. Ventilação natural - Conforto ambiental - Arquitetura - Engenharia - Londrina, PR. 3. Ventilação natural - Monitoramento - Engenharia - Londrina,PR. I. Universidade Estadual de Londrina. Curso de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Saneamento. II. Título.
CDD 21.ed.697.92
JUCÉLIA KUCHLA VIEIRA
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS A PARTIR DE
LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
Trabalho apresentado ao Curso de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Saneamento - Mestrado da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre. Orientadora: Miriam Jerônimo Barbosa.
Londrina 2006
JUCÉLIA KUCHLA VIEIRA
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS A PARTIR DE
LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
Trabalho apresentado ao Curso de Pós-graduação em Engenharia de Edificações e Saneamento - Mestrado da Universidade Estadual de Londrina, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre.
COMISSÃO EXAMINADORA
Professora Doutora Miriam Jerônimo Barbosa
Universidade Estadual de Londrina
Professor Doutor Jorge Daniel M. Moura Universidade Estadual de Londrina
Professor Doutor Paulo Fernando Soares Universidade Estadual de Maringá
Londrina, 30 de Janeiro de 2006.
AGRADECIMENTOS
À minha família, meus pais Reginaldo e Ignes e minhas irmãs Agnes e Josynes, pela
confiança e motivação.
Aos amigos e colegas, pela torcida e vibração nas conquistas.
Ao meu noivo, Walter Cristiano Gealh, pela compreensão e apoio nas horas mais
difíceis.
A Profª Drª Vanderli Marino Melem, pela paciência e grande ajuda na execução
deste trabalho.
A Profª Drª Sandra Cesário, coordenadora deste mestrado, pelo apoio e ajuda em
vários momentos.
A orientadora Profª Drª Miriam Jerônimo Barbosa.
Aos alunos de graduação em engenharia civil Edmilson Beraldi, Fábio dos Santos,
Fabrício Fagotti, Henrique Gomes, Rafael Fujita, Rafael Galdino, Rafael de Oliveira,
Ricardo Kitamura, Rudney Iramina e Ruy Leite Neto, pela ajuda imprescindível na
primeira fase de monitoramento.
Aos amigos Walter Gealh e Rodrigo Sartori Jabur pela imensa ajuda na segunda
fase de monitoramento.
A Universidade Estadual de Londrina e a CAPES pela viabilização da execução
deste trabalho.
A todos que colaboraram para a realização deste trabalho direta ou indiretamente.
“Pensar é exercício de alegria entre
variedades de erros, cordilheiras de
dúvidas, oceanos de perplexidade”.
Carlos Drummond de Andrade
VIEIRA, Jucelia Kuchla. Caracterização da Ventilação Natural em Protótipos Habitacionais a Partir de Levantamento de Dados Reais. 2006. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento) – Universidade Estadual de Londrina.
RESUMO
A presente dissertação trata da caracterização do movimento do ar
sob aspectos determinados a partir de medições locais, no Campus da Universidade Estadual de Londrina. O foco se concentra no levantamento de dados de velocidade e direção do fluxo de ar no interior e exterior das edificações estudadas. Não foram abordadas projeções a partir de cálculos ou simulação. O monitoramento foi realizado em três protótipos de edificações residenciais de padrão popular construídos com materiais distintos, blocos cerâmicos, concreto celular e blocos de concreto, sendo denominados de protótipos A, B e C, respectivamente. Os dados de velocidade do movimento de ar foram coletados com o equipamento termo-anemômetro manuseado por colaboradores da pesquisa. Os dados de direção foram coletados através da observação de fitas plásticas colocadas nas aberturas, em 10 dias escolhidos aleatoriamente da estação de verão (27 e 28 de janeiro, 02, 05, 12 e 17 de fevereiro e 02, 08, 10 e 15 de março de 2004), com o auxílio de colaboradores treinados para a pesquisa. Neste período os protótipos permaneceram com todas as suas portas e janelas abertas das 9 às 17 horas. Para a verificação do comportamento do entorno foi realizado um monitoramento através de fitas fixadas em caibros a 5 metros de altura, sendo seu monitoramento feito através de observação e preenchimento de planilhas e registros fotográficos. Os dados foram tratados estatisticamente, chegando-se à conclusão de que a velocidade média do ar no interior das edificações cai em torno de 50% do valor da velocidade média do ar encontrados no exterior. Com base nos dados de direção do movimento do ar coletados pode-se afirmar que existe uma direção predominante no exterior dos protótipos, o que não ocorre no interior dos mesmos. Quanto ao comportamento do ar no entorno pode-se constatar que não há uma estabilidade ao nível das edificações térreas.
Palavras-chave: monitoramento, movimento do ar, ventilação natural.
VIEIRA, Jucelia Kuchla. Characterization of Natural Ventilation in Prototypes from Real Basis Survey. 2006. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Edificações e Saneamento) – Universidade Estadual de Londrina.
ABSTRACT
The present dissertation talk about natural ventilation under aspects determined from local measurements in the Campus at Londrina State University (UEL). The focus is concentrated in basis survey of speed and direction of air movement in interior and exterior of the studing edifications. In this work, the delineation about simulation or calculation weren’t used. The monitoring was carried out in three prototypes of residential buildings which have a popular pattern and were built with distinct materials, done by ceramic blocks, cellular concrete and concrete blocks, named prototypes A, B and C, respectively. Data from the air movement speed were given with the anemotherm air meter appliance by collaborators. Data from the air movement direction were given through observation of the plastic tapes fixed over the openings, on 10 days chosen in the summer (January 27th and 28th, February 02nd, 05th, 12th e 17th and March 02nd, 08th, 10th and 15th of 2004). During this period the prototypes remained with their doors and windows opened from 9 a.m. to 5 p.m. To verify the behavior of the air movement around the buildings was carried out a monitoring using plastic tapes fixed on the rafters 5 meters over the soil, also had been done by observation and the filled in list and photography registers. Data were statistically studied. Therefore, based in these data, the air movement mean speed finded inside the prototypes were 50% less than outside. The air movement direction showed a predominant direction outside of the prototypes and this didn’t happen inside. All around the prototypes the air movement haven’t a stable behavior on the same level of the residencial buildings.
Keywords: monitoring, air movement, natural ventilation.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1: Dados horários de temperatura e umidade relativa do ano de
1996 em Londrina, Paraná, plotados na Carta de Givoni. 22
Figura 2.1: Movimento do ar devido à rotação terrestre. 24
Figura 2.2: Efeito de pilotis. 27
Figura 2.3: Efeito de esquina. 28
Figura 2.4: Efeito de barreira. 28
Figura 2.5: Efeito de Venturi. 28
Figura 2.6: Efeito de canalização. 28
Figura 2.7: Efeito chaminé. 33
Figura 2.8: Distribuição das pressões na ventilação por ação dos ventos. 33
Figura 2.9: Ventilação por ação dos ventos. 34
Figura 2.10: Ventilação unilateral. 35
Figura 2.11: Ventilação cruzada. 35
Figura 2.12: Influência da distância dos obstáculos
com relação ao sentido da ventilação interna. 37
Figura 3.1: Blocos cerâmicos 43
Figura 3.2: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação sul. 44
Figura 3.3: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação leste. 44
Figura 3.4: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação norte. 44
Figura 3.5: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação oeste. 44
Figura 3.6: Edificação de Concreto Celular, elevação sul. 45
Figura 3.7: Edificação de Concreto Celular, elevação leste. 45
Figura 3.8: Edificação de Concreto Celular, elevação norte. 46
Figura 3.9: Edificação de Concreto Celular, elevação oeste. 46
Figura 3.10: Edificação de Blocos de Concreto, elevação sul. 47
Figura 3.11: Edificação de Blocos de Concreto, elevação leste. 47
Figura 3.12: Edificação de Blocos de Concreto, elevação norte. 47
Figura 3.13: Edificação de Blocos de Concreto, elevação oeste. 47
Figura 3.14: Termo-anemômetro. 48
Figura 3.15: Disposição do equipamento HOBO e das fitas plásticas. 50
Figura 3.16: Planta e esquema do monitoramento de ventilação
realizado na edificação de Blocos Cerâmicos. 51
Figura 3.17: Planta e esquema do monitoramento de ventilação
realizado na edificação de Concreto Celular. 51
Figura 3.18: Planta e esquema do monitoramento de ventilação
realizado na edificação de Blocos de Concreto. 52
Figura 3.19: Fita externa para indicar a direção do
movimento do ar externo. 52
Figura 3.20: Posição dos caibros utilizados no monitoramento
do movimento do ar no entorno das edificações. 53
Figura 3.21: Posição dos caibros utilizados no monitoramento,
vista em direção ao nordeste. 54
Figura 3.22: Posição dos caibros utilizados no monitoramento,
vista em direção ao sul. 54
Figura 4.1: Gráfico de dispersão entre velocidade interna e
externa do vento para o protótipo A. 55
Figura 4.2: Gráfico de dispersão entre velocidade interna e
externa do vento para o protótipo B. 56
Figura 4.3: Gráfico de dispersão entre velocidade interna e
externa do vento para o protótipo C. 56
Figura 4.4: Direção do vento em cada abertura no
protótipo A (Edificação de Blocos Cerâmicos)
para o dia 05/02/2005. 60
Figura 4.5: Direção do vento em cada abertura no
protótipo B (Edificação de Concreto Celular)
para o dia 05/02/2005. 61
Figura 4.6: Direção do vento em cada abertura no
protótipo C (Edificação de Blocos de Concreto)
para o dia 05/02/2005. 62
Figura 4.7: Direção do vento em cada abertura no
protótipo A (Edificação de Blocos Cerâmicos)
às 13:00 em todos os dias monitorados. 63
Figura 4.8: Direção do vento em cada abertura no
protótipo B (Edificação Concreto Celular)
às 13:05 em todos os dias monitorados. 64
Figura 4.9: Direção do vento em cada abertura no
protótipo B (Edificação de Blocos de Concreto)
às 13:10 em todos os dias monitorados. 65
Figura 4.10: Ocorrência das direções do movimento de
ar no exterior dos protótipos. 68
Figura 4.11: Ocorrência das direções do movimento de
ar no interior dos protótipos. 68
Figura 4.12: Siglas utilizadas para as aberturas da edificação
de Blocos Cerâmicos (Protótipo A). 69
Figura 4.13: Freqüências das direções do movimento do
ar para JC (Janela da Cozinha) no Protótipo A. 70
Figura 4.14: Freqüências das direções do movimento do ar
para PC (Porta da Cozinha) no Protótipo A. 70
Figura 4.15: Freqüências das direções do movimento do ar
para VC (Vão da Cozinha) no Protótipo A. 70
Figura 4.16: Freqüências das direções do movimento do ar
para PE (Porta de Entrada) no Protótipo A. 70
Figura 4.17: Freqüências das direções do movimento do ar
para JE (Janela de Entrada) no Protótipo A. 70
Figura 4.18: Freqüências das direções do movimento do ar
para JS (Janela da Sala) no Protótipo A. 70
Figura 4.19: Freqüências das direções do movimento do ar
para JL (Janela do Quarto Leste) no Protótipo A. 70
Figura 4.20: Freqüências das direções do movimento do ar
para PL (Porta do Quarto Leste) no Protótipo A. 70
Figura 4.21: Freqüências das direções do movimento do ar
para VH (Vão do Hall) no Protótipo A. 71
Figura 4.22: Freqüências das direções do movimento do ar
para JO (Janela do Quarto Oeste) no Protótipo A. 71
Figura 4.23: Freqüências das direções do movimento do ar
para PO (Porta do Quarto Oeste) no Protótipo A. 71
Figura 4.24: Freqüências das direções do movimento do ar
para JH (Janela do Hall) no Protótipo A. 71
Figura 4.25: Freqüências das direções do movimento do ar
para JIS (Janela da Instalação Sanitária) no Protótipo A. 71
Figura 4.26: Freqüências das direções do movimento do ar
para PIS (Porta da Instalação Sanitária) no Protótipo A. 71
Figura 4.27: Freqüências das direções do movimento do ar
para PB (Porta do Banho) no Protótipo A. 71
Figura 4.28: Siglas utilizadas para as aberturas da
edificação de Concreto Celular (Protótipo B). 72
Figura 4.29: Freqüências das direções do movimento do ar
para JC (Janela da Cozinha) no Protótipo B. 73
Figura 4.30: Freqüências das direções do movimento do ar
para PC (Porta da Cozinha) no Protótipo B. 73
Figura 4.31: Freqüências das direções do movimento do ar
para VC (Vão da Cozinha) no Protótipo B. 73
Figura 4.32: Freqüências das direções do movimento do ar
para PE (Porta de Entrada) no Protótipo B. 73
Figura 4.33: Freqüências das direções do movimento do ar
para JE (Janela de Entrada) no Protótipo B. 73
Figura 4.34: Freqüências das direções do movimento do ar
para JL (Janela do Quarto Leste) no Protótipo B. 73
Figura 4.35: Freqüências das direções do movimento do ar
para PL (Porta do Quarto Leste) no Protótipo B. 74
Figura 4.36: Freqüências das direções do movimento do ar
para VH (Vão do Hall) no Protótipo B. 74
Figura 4.37: Freqüências das direções do movimento do ar
para JO (Janela do Quarto Oeste) no Protótipo B. 74
Figura 4.38: Freqüências das direções do movimento do ar
para PO (Porta do Quarto Oeste) no Protótipo B. 74
Figura 4.39: Freqüências das direções do movimento do ar
para JIS (Janela da Instalação Sanitária) no Protótipo B. 74
Figura 4.40: Freqüências das direções do movimento do ar
para PIS (Porta da Instalação Sanitária) no Protótipo B. 74
Figura 4.41: Siglas utilizadas para as aberturas da
edificação de Blocos de Concreto (Protótipo C). 75
Figura 4.42: Freqüências das direções do movimento do ar
para JC (Janela da Cozinha) no Protótipo C. 76
Figura 4.43: Freqüências das direções do movimento do ar
para PC (Porta da Cozinha) no Protótipo C. 76
Figura 4.44: Freqüências das direções do movimento do ar
para VC (Vão da Cozinha) no Protótipo C. 76
Figura 4.45: Freqüências das direções do movimento do ar
para PE (Porta de Entrada) no Protótipo C. 76
Figura 4.46: Freqüências das direções do movimento do ar
para JE (Janela de Entrada) no Protótipo C. 76
Figura 4.47: Freqüências das direções do movimento do ar
para JL (Janela do Quarto Leste) no Protótipo C. 76
Figura 4.48: Freqüências das direções do movimento do ar
para PL (Porta do Quarto Leste) no Protótipo C. 77
Figura 4.49: Freqüências das direções do movimento do ar
para VH (Vão do Hall) no Protótipo C. 77
Figura 4.50: Freqüências das direções do movimento do ar
para JO (Janela do Quarto Oeste) no Protótipo C. 77
Figura 4.51: Freqüências das direções do movimento do ar
para PO (Porta do Quarto Oeste) no Protótipo C. 77
Figura 4.52: Freqüências das direções do movimento do ar
para JIS (Janela da Instalação Sanitária) no Protótipo C. 77
Figura 4.53: Freqüências das direções do movimento do ar
para PIS (Porta da Instalação Sanitária) no Protótipo C. 77
Figura 4.54: Vista norte dos três protótipos. 78
Figura 4.55: Vista sul dos três protótipos. 79
Figura 4.56: Distanciamento entre os protótipos. 79
Figura 4.57: Relação dos protótipos com o entorno,
mapa parcial do Campus Universitário da UEL. 80
Figura 4.58: Direção do movimento do ar mostrado
pelas fitas plásticas nas extremidades dos
caibros. Pontos, 9, 10, 11, 12, 13 e 14. 81
Figura 4.59: Direção do movimento do ar mostrado
pelas fitas plásticas nas extremidades dos
caibros. Pontos 6, 10, 11, 13 e 14. 82
Figura 4.60: Direção do movimento do ar mostrado
pelas fitas plásticas nas extremidades dos
caibros. Pontos 1, 4, 6, 7, 9 e 12. 83
Figura 4.61: Vista do movimento das fitas plásticas
na elevação sul do protótipo A. 84
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1: Aparente redução de temperatura gerada pela ventilação. 35
Tabela 2.2: Ventilação e seus Efeitos. 36
Tabela 2.3: Resumo dos dados do movimento do ar de 1977 a 2004. 41
Tabela 4.1: Teste Tukey para diferença de médias de
velocidade (m/s) duas a duas. 57
Tabela 4.2: Teste Tukey para diferença de médias internas de cada
protótipo com a média de velocidade externa dos protótipos. 58
Tabela 4.3: Relação das direções do movimento de ar nos
pontos internos e externos do protótipo A. 66
Tabela 4.4: Relação das direções do movimento de ar nos
pontos internos e externos do protótipo B. 67
Tabela 4.5: Relação das direções do movimento de ar nos
pontos internos e externos do protótipo C. 67
Tabela 4.6: Contagem a ocorrência das direções do movimento
de ar para cada abertura da edificação de Blocos
Cerâmicos (Protótipo A). 69
Tabela 4.7: Contagem a ocorrência das direções do movimento
de ar para cada abertura da edificação de Concreto
Celular (Protótipo B). 73
Tabela 4.8: Contagem a ocorrência das direções do movimento
de ar para cada abertura da edificação de Blocos
de Concreto (Protótipo C). 75
Tabela 4.9: Direção do movimento do ar coletada no entorno. 84
LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
UEL – Universidade Estadual de Londrina.
IAPAR - Instituto Agronômico do Paraná.
ABNT – Associação Brasileira de normas Técnicas.
COHAB – Companhia de Habitação.
CFD – Computational Fluid Dynamics.
N – Norte.
S – Sul.
L – Leste.
O – Oeste.
NO – Noroeste.
NE – Nordeste.
SO – Sudoeste.
SE – Sudeste.
JO – Janela do Quarto Oeste.
JL – Janela do Quarto Leste.
PO – Porta do Quarto Oeste.
PL – Porta do Quarto Leste.
JH – Janela do Hall.
VH – Vão do Hall.
JIS – Janela Instalação Sanitária.
PIS – Porta Instalação Sanitária.
PB – Porta do Banho.
JS – Janela da Sala.
JC – Janela da Cozinha.
PC – Porta da Cozinha.
VC - Vão da Cozinha.
PE – Porta da Entrada.
JE – Janela da Entrada.
m/s – Metros/segundo
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 20
1.1. OBJETIVOS 23
1.1.1. Objetivo Geral 23
1.1.2. Objetivos Específicos 23
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 24
2.1. MOVIMENTO DO AR 24
2.1.1. Aproveitamento do Movimento do Ar para a Ventilação Urbana 26
2.2. VENTILAÇÃO NATURAL 30
2.3. SIMULAÇÃO DA AÇÃO DO MOVIMENTO DO AR EM EDIFICAÇÕES 39
2.4. CARACTERIZAÇÃO DO VENTO EM LONDRINA 41
3. ESTUDO DE CASO 43
3.1. OBJETOS DA PESQUISA 43
3.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 47
3.3. MÉTODO 48
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS 55
4.1. RELAÇÃO ENTRE A VELOCIDADE INTERNA E EXTERNA DOS
PROTÓTIPOS. 55
4.2. RELAÇÃO DAS MÉDIAS DE VELOCIDADE INTERNA E
EXTERNA DOS PROTÓTIPOS. 57
4.3. ANÁLISE DAS DIREÇÕES DO MOVIMENTO DE AR. 59
4.4. CONTAGEM DAS DIREÇÕES EXISTENTES. 66
4.5. ANÁLISE DA DIREÇÃO DO MOVIMENTO DO AR NO
ENTORNO DAS EDIFICAÇÕES. 78
5. DISCUSSÃO 86
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS 89
7. SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS 91
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 92
ANEXOS 98
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
20
1. INTRODUÇÃO
Ao longo do tempo, o homem tornou-se um predador do meio
ambiente buscando obter conforto e minimizar seus esforços. A obtenção do
conforto através da utilização de novas tecnologias ocasionou o consumo de
recursos naturais, com conseqüente aumento da poluição, que destrói as
perspectivas de qualidade de vida no futuro.
Hoje a arte de construir parece ter perdido seus princípios, tais
como, a necessidade de acalentar e proteger, sendo ao mesmo tempo funcional,
apresentando, portanto, cuidados acústicos, lumínicos, térmicos e higiênicos,
economizando desta forma energia e, ainda, conseguindo estampar no ambiente a
imagem de quem nele vivia (DRACH e KARAM Filho, 2004).
Com base neste contexto passou-se a desenvolver trabalhos para a
geração de conforto, preocupando-se com a preservação do meio ambiente.
O Novo Código de Ética da Engenharia, da Arquitetura, da Geologia,
da Geografia e da Meteorologia, que entrou em vigor no dia 1º de agosto de 2003,
coloca como deveres no exercício da profissão ante ao meio ambiente o uso de
preceitos do desenvolvimento sustentável, o atendimento aos princípios de
conservação de energia e de minimização dos impactos ambientais e a
consideração de projetos e serviços com diretrizes e disposições concernentes à
preservação e ao desenvolvimento do patrimônio sócio-cultural e ambiental
(PUSCH, 2004).
A ventilação natural tem se apresentado como um fator importante
para o desempenho térmico satisfatório de edificações, principalmente em climas
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
21
quentes, sendo função dos profissionais de arquitetura e engenharia projetarem de
maneira adequada às aberturas das edificações (BITTENCOURT; LOBO, 1999).
Em ambientes naturalmente ventilados o desempenho térmico vai estar diretamente
relacionado às trocas de ar e as características do ambiente construído (DRACH e
KARAM Filho, 2004).
Apesar de sua importância para a obtenção de conforto térmico, os
trabalhos científicos de monitoramento da direção e da velocidade do movimento do
ar no interior e no entorno de edificações encontram-se escassos.
Um bom projeto arquitetônico segundo Adam (2001) deve considerar
as potencialidades do meio natural em que se insere tanto para reduzir o seu
impacto ecológico no momento da construção do edifício, como também em relação
ao seu custo operacional, do ponto de vista econômico e ambiental.
O correto dimensionamento das aberturas de uma edificação
ocasiona uma maior sensação de conforto térmico aos usuários sem a necessidade
do auxílio de condicionamento mecânico do ar, sendo a utilização adequada da
ventilação natural extremamente importante para a economia de energia trazendo
benefícios ao meio ambiente. A construção de edificações adaptadas ao clima local,
seja por meio de materiais, tecnologias ou estratégias arquitetônicas, resulta em
uma diminuição do uso de meio artificiais para a obtenção de conforto (GIVONI,
1991).
Outro fator importante na utilização eficiente da ventilação natural é
a possibilidade de um maior conforto térmico para habitações de interesse social.
Analisando a Carta de Givoni do ano de 1996 para a cidade de
Londrina, Paraná (figura 1.1), observa-se 49,1% de conforto e 50,9% de
desconforto, sendo deste 26,1% por frio e 24,7% por calor. As estratégias para a
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
22
solução do desconforto por calor são ventilação (22,2%), massa térmica para
resfriamento (6,99%), resfriamento evaporativo (8,11%) e ar-condicionado (0,06%) e
para o frio são massa térmica/aquecimento solar (18,8%), aquecimento solar passivo
(5,23%), aquecimento artificial (2,04%) e umidificação (0,55%). Esta análise mostra
a importância da ventilação para a obtenção de conforto no clima da região.
05
10
15
20
25
30
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
TBS[°C]
TBU[°C]
W[g
/kg]
UFSC - ECV - LabEEE - NPC
ZONAS:
1
1. Conforto
2
2. Ventilacao
3
3. Resfriamento Evaporativo
4
4. Massa Térmica p/ Resfr.55. Ar Condicionado
6
6. Umidificação
7
7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar
8
8. Aquecimento Solar Passivo
9
9. Aquecimento Artificial
1 0
10.Ventilação/ Massa1 111.Vent./ Massa/ Resf. Evap.
1 212.Massa/ Resf. Evap.
Figura 1.1: Dados horários de temperatura e umidade relativa do ano de 1996 em Londrina, Paraná, plotados na Carta de Givoni.
Fonte: Barbosa et al, 1999, p. 23.
A dissertação em questão pretende caracterizar o comportamento
do movimento do ar no Campus da Universidade Estadual de Londrina (UEL),
Paraná, através de monitoramento em protótipos residenciais de padrão popular
durante a estação de verão, considerando a influência do entorno e da posição das
aberturas.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
23
1.1. OBJETIVOS
1.1.1. Objetivo Geral
O objetivo da pesquisa é traçar o perfil do movimento do ar ao nível do solo
através do monitoramento em protótipos (edificações térreas) construídos no
Campus da Universidade Estadual de Londrina.
1.1.2. Objetivos Específicos
Analisar a direção e a velocidade do movimento do ar para a
caracterização do real comportamento deste ao nível medido, em
protótipos de tamanho real construídos no Campus da Universidade
Estadual de Londrina.
Identificar o comportamento do movimento do ar no entorno dos
protótipos situados no Campus da Universidade Estadual de Londrina,
por meio de monitoramento.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
24
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. MOVIMENTO DO AR
O determinante principal das direções e características do
movimento de ar na superfície da terra é a distribuição sazonal das pressões
atmosféricas. A pressão atmosférica pode ser definida como a força exercida pela
massa de ar existente sobre a superfície. O aquecimento e esfriamento das terras e
mares, o gradiente de temperatura global e o movimento de rotação da Terra,
podem ser fatores que explicam essa variação das pressões (FROTA e SCHIFFER,
2001).
O deslocamento das massas de ar no globo é provocado pela
variação de temperatura. Se a Terra não possuísse o movimento de rotação, o
deslocamento do ar seria constante e ascendente dos pólos para o Equador, mas
este fenômeno provoca um desvio das direções do movimento do ar como mostra a
figura 2.1 (FROTA e SCHIFFER, 2001).
Figura 2.1: Movimento do ar devido à rotação terrestre.
Fonte: FROTA e SCHIFFER, 2001, p. 64.
Trópico de Capricórnio
Trópico de Câncer
Pólo Sul
Pólo Norte Ventos Polares
Ventos de Oeste
Ventos Alíseos de Noroeste
Ventos Alíseos de Sudeste
Ventos de Oeste
Ventos Polares
Frente tropicalEquador
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
25
Os ventos de oeste são originados nas regiões subtropicais e se
deslocam através das regiões subárticas de baixa pressão. Os ventos polares se
formam através das massas de ar frio nas regiões polares e árticas de alta pressão.
Os ventos alíseos originam-se nas regiões subtropicais de alta pressão com latitude
entre 30º e 35º nos dois hemisférios, deslocando-se para noroeste no hemisfério sul
e para sudoeste no hemisfério norte. Os ventos alíseos são os mais importantes
para o Brasil (FROTA e SCHIFFER, 2001).
Como os ventos alíseos sopram das altas pressões tropicais em
direção às baixas pressões subtropicais, formam a chamada faixa de convergência
intertropical, que é caracterizada por chuvas abundantes de tipo convectivo, pois
estes ventos têm origem marítima (MOREIRA, 1994).
No Brasil, os alíseos de sudeste vêm do Anticiclone do Atlântico e do
nordeste do Anticiclone dos Açores. Os ventos polares atingem minimamente o
território brasileiro, pois sua ação fica restrita à parte meridional do país, provocando
quedas de temperatura pouco significativas, embora sua influência seja percebida
pelas chuvas frontais que muitas vezes são precedidas por ventos fortes (MOREIRA,
1994).
Na região que corresponde à junção dos ventos do norte e do sul o
ar se eleva formando-se a frente tropical (figura 2.1). Esta região sofre condições de
brisas muito leves e com direções irregulares ou de calmaria completa (ROMERO,
2000).
A zona entre os trópicos de Câncer e Capricórnio são as de máximo
aquecimento, nesta região o ar se aquece e se expande, diminuindo sua pressão e
deslocando-se verticalmente para as zonas mais frias das camadas superiores,
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
26
porque se torna mais leve. Parte deste ar se desloca para as regiões subtropicais e
parte para o Equador onde o ar é mais frio e mais pesado (ROMERO, 2000).
2.1.1. Aproveitamento do Movimento do Ar para a Ventilação Urbana
O movimento do ar exerce um papel importante nas decisões de
projetos que incluem o planejamento regional porque possuem a capacidade de
acumular, misturar e transportar matérias que podem ser utilizadas para uma boa
qualidade dos ambientes (SARAIVA, SILVA e SILVA, 1997).
O desenho urbano pode canalizar o fluxo de ar, aproveitando o
desejável e evitando o indesejável (LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA, 2004). Nas
regiões tropicais o aproveitamento do movimento do ar para a ventilação urbana é
muito importante. As características próprias do vento dominante podem ser
alteradas pelas condições do meio porque o movimento do ar no meio urbano possui
relação direta com as edificações, suas formas, suas dimensões e sua justaposição
(ROMERO, 2000).
Segundo Romero (2000) este fenômeno pode ser controlado através
da otimização dos volumes das edificações, da introdução de vegetação, de
movimentos de terra e do mobiliário urbano. De acordo com Gandemer e Guyot
apud Romero (2000), os principais efeitos aerodinâmicos do vento produzidos sobre
as edificações são:
- Efeito de pilotis (figura 2.2): fenômenos de corrente de ar sob o imóvel. Esta
configuração de edifícios é aconselhável para áreas densamente construídas,
pois através da abertura destes edifícios o vento consegue atingir outros
localizados a sotavento.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
27
- Efeito de esquina (figura 2.3): fenômenos de corrente de ar nos ângulos das
construções. Este efeito deve ser evitado em áreas densamente construídas,
uma vez que é desconfortável aos pedestres.
- Efeito de barreira (figura 2.4): fenômeno de corrente de ar com desvio em
espiral. Ao implantar-se um conjunto de prédios pode ser gerado este
fenômeno impedindo a ventilação dos espaços urbanos.
- Efeito de Venturi (figura 2.5): fenômeno de corrente de ar formando um
coletor dos fluxos criados pelas edificações projetadas em um ângulo aberto
ao vento. As edificações com canto arredondado aumentam este efeito.
- Efeito de canalização (figura 2.6): fenômeno de corrente de ar que flui por um
canal a céu aberto formado pelas edificações. Este canal se forma quando os
espaços construídos apresentam paredes pouco porosas e um espaçamento
igual ou inferior ao espaçamento das construções. Havendo uma porosidade
superior a 5% o canal não existe mais.
Figura 2.2: Efeito de pilotis. Fonte: ROMERO, 2000. p. 92.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
28
Figura 2.3: Efeito de esquina. Fonte: ROMERO, 2000. p. 92.
Figura 2.4: Efeito de barreira. Fonte: ROMERO, 2000. p. 92.
Figura 2.5: Efeito de Venturi. Fonte: ROMERO, 2000. p. 92.
Figura 2.6: Efeito de canalização. Fonte: ROMERO, 2000. p. 92.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
29
Estes efeitos quando indesejáveis podem ser controlados usando os
seguintes princípios (GANDEMER e GUYOT apud ROMERO, 2000):
- Efeito pilotis: pode-se atenuar os efeitos deste fenômeno se os edifícios
procurarem uma orientação paralela ao vento dominante; se a base do
edifício for forrada com vegetação ou construções; se os pilotis forem evitados
de forma contínua ou se os fluxos de ar à beira das construções se dividem,
através do aumento da porosidade do edifício.
- Efeito de esquina: deve-se evitar este efeito em áreas densamente
construídas, contornando o volume da edificação com um elemento ao nível
do solo; contornando o elemento elevado com construções em vários níveis
decrescentes; arredondando os cantos para diminuir o gradiente horizontal
das velocidades médias; prevendo elementos porosos próximos das esquinas
e adensando a vizinhança imediata às esquinas com vegetação ou
edificações baixas.
- Efeito de barreira: estes efeitos podem ser evitados fazendo a justaposição de
construções espaçadas a duas vezes a altura, assim a porosidade será tal
que não se configurará uma barreira ou dotando ortogonalmente as barreiras
de elementos construídos cujos comprimentos sejam duas vezes a altura.
- Efeito de Venturi: este efeito pode ser atenuado com a realização de braços
porosos, que são espaçamentos entre as construções que constituem o
braço, maior que a altura média; com a eliminação da bissetriz da abertura do
coletor, seguindo os ventos dominantes; com a construção de menor altura
possível; com a redução do comprimento dos braços; com o adensamento do
entorno imediato e com o fechamento ou abertura do ângulo de Venturi.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
30
- Efeito de canalização: este efeito pode ser evitado a partir de traçados
urbanos com ruas sob uma incidência compreendida entre 90º e 45º; de
espaçamentos que não definam as ligações entre o tecido urbano; de
afastamentos das construções para introduzir as perdas de carga e de
espaçamentos de largura superior a duas vezes a altura das edificações.
A rugosidade da superfície também influencia o movimento do ar. A
velocidade deste geralmente aumenta com a altitude. A velocidade média do ar na
cidade é menor do que no campo, devido aos obstáculos encontrados (LAMBERTS,
DUTRA e PEREIRA, 2004).
2.2. VENTILAÇÃO NATURAL
Segundo Saraiva, Silva e Silva (1997), a interação entre o
movimento do ar e o desenvolvimento das tarefas humanas está cada dia mais
clara, seja do ponto de vista do seu aproveitamento na geração ou economia de
energia, ou do ponto de vista do conforto e integridade de pessoas que utilizem
espaços físicos abertos ou não.
A ventilação é o processo de fornecimento e remoção de ar de
espaços ocupados por meios mecânicos ou naturais. O objetivo da ventilação é
fornecer ar fresco e remover agentes contaminantes a fim de proporcionar um
ambiente mais confortável, com ar de boa qualidade (GIVONI, 1976; HEISELBERG,
1996; ALLARD, GHIAUS e MANSOURI, 2003). Isto é o que se pode denominar
“ventilação saudável”, devendo esta ser utilizada para qualquer condição climática
(GIVONI, 1976).
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
31
Ventilação natural é o deslocamento do ar em um edifício com
aberturas funcionando como pontos de entrada ou saída (FROTA e SCHIFFER,
2001). Este tipo de ventilação é necessário o ano todo sendo, segundo Lamberts,
Ghisi e Papst (2000), suas principais funções:
-Manter o ambiente livre de impurezas e odores indesejáveis, além
de fornecer O2 e reduzir a concentração de CO2;
-Remover o excesso de calor acumulado no interior, produzido por
pessoas ou fontes;
-Resfriar a estrutura do edifício e seus componentes;
-Facilitar as trocas térmicas do corpo humano com o meio;
-Remover o excesso de vapor d’água existente no ar interno
evitando a condensação superficial.
De acordo com Allard, Ghiaus e Mansouri (2003), a ventilação é
essencial para se manter níveis aceitáveis de qualidade no ar respirado e para
remover todo tipo de poluentes, umidade e odores gerados nos edifícios, garantindo
condições de saúde.
Segundo Givoni (1976), a ventilação interna nas edificações é um
dos principais determinantes da saúde humana, do conforto e bem estar. Esta tem
uma ação direta sobre o corpo humano, através do efeito fisiológico do movimento
do ar, e uma ação indireta, através de sua influência na temperatura e umidade no
interior e estrutura da edificação.
A ventilação natural é uma das estratégias bioclimáticas para
edifícios, apresentadas pela carta de Givoni criada em 1969. Esta estratégia é
recomendada para melhorar a sensação térmica quando a temperatura e umidade
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
32
no interior da edificação forem, respectivamente, maiores que 29ºC e 80%
(LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA, 2004).
Ao contrário da ventilação para efeito de saúde, a ventilação para
conforto térmico depende das particularidades da temperatura e da pressão de
vapor no entorno das edificações. Quando altas taxas de escoamento estão
envolvidas, o modelo da distribuição da velocidade do fluxo de ar não é homogêneo,
e notadamente há variações desta sobre os espaços da edificação. Por esta razão,
a ventilação deve sempre ser especificada em termos de velocidade do ar,
preferivelmente que em termos de trocas de ar que ocorrem no ambiente, já que não
há uma relação direta entre a quantidade de escoamento de ar e sua velocidade
(GIVONI, 1976). A relação entre a taxa de escoamento e a velocidade do ar
dependem também da geometria do espaço e da localização das aberturas
(GIVONI, 1976; TOLEDO e PEREIRA, 2005a).
As características das estratégias de ventilação podem ser
determinadas pelos seus objetivos, pelos meios a serem usados e pela maneira
como eles são controlados (ROULET apud ALLARD, GHIAUS e MANSOURI, 2003).
A ventilação natural ocorre devido a diferenças de pressão causada
pelo vento (ventilação cruzada) (figura 2.11) ou por diferença de temperatura
(ventilação pelo efeito chaminé) (figura 2.7) que provocam o deslocamento do ar. A
ventilação natural por diferença de temperatura baseia-se na diferença de
temperaturas do ar no interior e no exterior da edificação provocando um
deslocamento de massa da zona de maior pressão para a zona de menor pressão.
Se existirem aberturas com alturas diferentes ocorrerá uma circulação de ar da
abertura inferior para a superior que é chamada de efeito chaminé. Quanto maiores
forem as diferenças entre as temperaturas, a diferença entre a altura de entrada e de
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
33
saída de ar e do tamanho destas aberturas, mais forte será este efeito (LAMBERTS,
GHISI e PAPST, 2000; HERTZ, 2003).
Figura 2.7: Efeito chaminé.
Fonte: LAMBERTS; GHISI; PAPST, 2000, p. 42.
O efeito chaminé não é muito eficiente em edificações térreas e não
deve ser visto como a forma mais eficiente de conforto térmico em climas quentes,
principalmente no verão, pois depende da diferença de temperatura do ar interior e
exterior. Para estes casos deve-se dar maior importância para a ventilação dos
ambientes por efeito do vento (ação dos ventos) (LAMBERTS, GHISI e PAPST,
2000).
Figura 2.8: Distribuição das pressões na ventilação por ação dos ventos. Fonte: FROTA e SCHIFFER, 2001, p. 127.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
34
Figura 2.9: Ventilação por ação dos ventos. Fonte: FROTA e SCHIFFER, 2001, p. 128.
Para a ventilação natural por diferença de pressão causada pelo
vento é necessário que os ambientes sejam cruzados transversalmente pelo fluxo de
ar, este efeito é chamado de ventilação cruzada (LAMBERTS, GHISI e PAPST,
2000). Como a ventilação cruzada faz com que a temperatura interna acompanhe a
variação de temperatura externa, esta não é recomendada para temperaturas
externas superiores a 32ºC, pois os ganhos de calor por convecção tornam esta
estratégia indesejável (LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA, 2004). É importante
aproveitar a área de alta pressão como entrada do fluxo de ar e localizar a área de
baixa pressão no lado oposto do edifício para sugar o ar mais quente que sairá pelo
efeito de pressão dos ventos (HERTZ, 2003).
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
35
Figura 2.10: Ventilação unilateral.
Figura 2.11: Ventilação cruzada.
Fonte: OLGYAY apud FROTA e SCHIFFER, 2001, p. 131.
As figuras 2.10 e 2.11 mostram o comportamento do movimento do
ar, comparando edificações com aberturas em lados opostos (ventilação cruzada) e
em apenas um lado (ventilação unilateral).
Segundo Hertz (2003), a ventilação pode produzir uma sensação de
alívio aparente na temperatura, pois o movimento do ar incrementará a perda de
calor do corpo. Este efeito poderá acarretar em uma redução de temperatura
aparente como pode ser visto na tabela 2.1.
Tabela 2.1: Aparente redução de temperatura gerada pela ventilação. VELOCIDADE
m/s EFEITO APARENTE REDUÇÃO DE
TEMPERATURA EM ºC
0,10 Falta de ventilação. 0,00
0,25 Significante só quando as temperaturas são baixas. 0,70
0,50 Refrescante. 1,20
1,00 Confortável, mas sempre o movimento do ar é notado. Limite superior da velocidade do ar durante a noite
2,20
1,50 Limite de velocidade dentro do edifício. 3,30
2,00 Aceitável só sob condições de alta umidade e alta temperatura.
4,20
Fonte: Evans apud Hertz, 2003.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
36
Segundo Hertz (2003), a velocidade do vento é mais importante para
o conforto do que o número de trocas de ar por hora, esta afirmação é corroborada
por Givoni (1976). Para que a velocidade do movimento de ar seja maior, é
necessário que as aberturas de saída possuam um tamanho maior que as de
entrada. Isto contribuirá para a eficácia da ventilação. Outro fator a ser observado é
a presença de obstáculos no interior da edificação, pois as mudanças de direção do
vento reduzem sua velocidade. Os efeitos da ventilação relacionados a sua
velocidade podem ser observados na tabela 2.2.
Tabela 2.2: Ventilação e seus Efeitos. VENTILAÇÃO m/s EFEITO
Até 0,25 Insignificante.
0,25 – 0,50 Agradável.
0,50 – 1,00 Agradável, mas o movimento do ar é sempre notado.
1,00 – 1,50 Incômodo, se em corrente de ar.
Mais de 1,50 Um grande incômodo.
Fonte: Kukreja apud Hertz, 2003.
De acordo com Frota e Schiffer (2001), obstáculos produzidos por
edificações, muros ou vegetação podem inverter o sentido do fluxo de ar no interior
das edificações, modificando as pressões sobre as superfícies externas (figura 2.12).
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
37
Figura 2.12: Influência da distância dos obstáculos com relação ao sentido da ventilação interna.
Fonte: OLGYAY apud FROTA e SCHIFFER, 2001, p. 130.
Nos casos em que as janelas têm pouco acesso a ventilação, podem
ser empregados nas edificações os coletores de vento. Estes coletores são
colocados acima do nível da cobertura para capturar o ar e levá-lo para dentro da
edificação, proporcionando a estas uma melhoria no conforto térmico (BROWN e
DEKAY, 2004).
A ventilação natural depende de diversos fatores que podem ser
fixos ou variáveis (ASSIS e VALADARES, 1995; TOLEDO, 2001):
Fatores fixos:
- Relação entre o entorno e os espaços construídos;
-Posição, tipo e tamanho das aberturas;
- Localização e orientação do edifício em relação aos ventos;
-Características construtivas do edifício.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
38
Fatores variáveis:
-Direção, velocidade e freqüência do vento;
-Diferença de temperatura entre o interior e o exterior do edifício.
Existem vários métodos para o dimensionamento das aberturas que
em geral levam em consideração dados do clima, da situação e localização, da
vizinhança e fatores do edifício como forma, orientação e tipologia. Estes métodos
baseiam-se na área da parede externa como, por exemplo, o Método de Mahoney,
na relação de áreas de abertura de entrada e saída ou na área do piso (TOLEDO,
1999a).
Segundo Toledo (1999b), a bibliografia sobre a ventilação natural se
acha dispersa em publicações científicas ou tecnológicas de diferentes naturezas,
algumas de circulação restrita aos especialistas. Enquanto encontram-se facilmente
livros escritos em inglês, francês, alemão ou russo, que condensam os estudos
teóricos e experimentais sobre a ventilação mecânica e expõem os métodos de
cálculo das instalações e a técnica de seleção de equipamentos.
A ventilação natural pode ser uma estratégia importante para
conseguir a redução do consumo de energia elétrica em regiões de clima tropical no
Brasil, pois nestas há uma significativa parcela de consumo de energia despendida
com a utilização de sistemas mecânicos de climatização (CASTRO, BASTOS e
VIRGONE, 2004).
De acordo com Axley e Emmerich (2002), o resfriamento de
residências através da abertura de portas e janelas é uma estratégia indígena
familiar para todos os climas, na qual faz-se o pré-resfriamento da residência
durante a noite para resolver antecipadamente as condições de desconforto durante
o dia.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
39
2.3. SIMULAÇÃO DA AÇÃO DO MOVIMENTO DO AR EM EDIFICAÇÕES
Podem ser encontrados vários métodos de cálculo e simulação do
fenômeno de ventilação com o objetivo de averiguar o fluxo de ar em recintos
fechados. Estes métodos em sua maioria são cálculos ou programas de simulação
isolados e sem integração ao ambiente de criação dos projetos arquitetônicos
(PRATA et al, 1997).
Krüger e Lamberts (1999), estudaram a ventilação natural em
habitações térreas unifamiliares, como estratégia para melhoria de seu desempenho
térmico em situação de verão, adotando um modelo de uma casa padrão COHAB
(Companhia de Habitação), sendo esta avaliada através de simulações
computacionais a partir dos softwares TRNSYS e AIOLOS. Concluindo que o
software AIOLOS possui a vantagem da identificação imediata da direção
predominante do vento na região considerada.
Toledo (1999a), questionou o critério sugerido pelo “Modelo
IBAM/PROCEL 1997” para o dimensionamento das aberturas e avaliou a sua
aplicação em Maceió, AL. Considerando a velocidade do vento, os coeficientes de
pressão e as resistências nas aberturas de entrada e saída para cinco modelos de
dormitório em várias situações e utilizando-se do programa VENTL.FOR-85, chegou
a conclusão da não adequação dos critérios geométricos adotados, apontando para
a necessidade de consideração de outros fatores para o dimensionamento
satisfatório das aberturas.
Segundo Toledo e Pereira (2003), o comportamento qualitativo e
quantitativo do movimento do ar pode ser observado por meio de simulação
computacional, mas esta ainda é pouco acessível e de difícil utilização aos
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
40
profissionais de engenharia e arquitetura. Entretanto, os métodos de visualização de
escoamentos hidráulicos tradicionais podem constituir em alternativa viável para este
fim, por apresentarem baixo custo e fácil operacionalidade, sendo o equipamento
mesa d’água do LabCon/UFSC, um modelo físico analógico que permite a
visualização instantânea do escoamento do ar no interior e exterior das edificações.
Por outro lado, este equipamento apresenta limitações por só permitir a análise
bidimensional e qualitativa do movimento do ar.
Um experimento realizado por Drori e Ziskind (2004), no qual foram
utilizados monitoramento e simulação de um fluxo de ar induzido para uma
edificação em tamanho real, mostra que o resultado do comportamento da
edificação apresenta-se muito semelhante entre o monitoramento e a simulação com
relação à temperatura e a velocidade do ar, pois tanto na simulação quanto no
monitoramento, a temperatura interna se encontra próxima à temperatura externa e
as velocidades do movimento ar no interior da edificação apresentaram valores
semelhantes.
Drach e Karam Filho (2004), citam que a utilização de modelos
computacionais em ambientes construídos surge da necessidade de trabalhar
situações as mais próximas possíveis da realidade. Para tanto, analisaram casos de
circulação de ar no interior de ambientes construídos, através de um método
estabilizado de elementos finitos com velocidade e pressão variáveis. Situações para
ventos médios moderados também foram analisadas para diferentes configurações
geométricas, modificando a posição das aberturas externas e das divisões internas
da edificação estudada. Através destes estudos, concluíram que pequenas
alterações de projeto, como abrir, fechar ou alterar a posição de vãos, possibilitam
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
41
conseguir efeitos que produzem o incremento ou a diminuição da circulação de ar
em um determinado ambiente.
2.4. CARACTERIZAÇÃO DO VENTO EM LONDRINA
Com base em dados cedidos pelo IAPAR (Instituto Agronômico do
Paraná) coletados na estação da cidade de Londrina, com latitude 23,22 S, longitude
51,10 W e altitude 585m, pode-se afirmar que as direções predominantes do
movimento do ar para Londrina são a L (leste), seguida de NE (nordeste) e de SE
(sudeste), como mostram os dados anuais de 1977 a 2004 (tabela 2.3). Em anexo
encontram-se as tabelas dos meses de janeiro, fevereiro, março e novembro, que
foram os meses em que ocorreram os monitoramentos de ventilação (anexos 1, 2, 3
e 4).
Tabela 2.3: Resumo dos dados do movimento do ar de 1977 a 2004.
Km MEDIA PICO MAX % DE HORAS NAS DIRECOES MES ACUMUL. m/s DIR. m/s N NE L SE S SO O NOJAN 6486,3 2,4 SE 33,3 7 20 27 14 4 7 9 7 FEV 5498,2 2,3 O 30,0 7 20 24 15 5 9 10 7 MAR 5984,1 2,2 NE 29,8 5 16 29 18 5 9 9 5 ABR 5883,0 2,3 SO 23,0 5 15 29 18 6 10 9 4 MAI 5609,1 2,1 SO 25,7 6 17 21 17 5 14 12 5 JUN 5229,4 2,0 SO 26,0 8 20 19 14 5 13 13 6 JUL 6260,2 2,3 SO 50,0 8 19 22 14 4 12 12 7 AGO 6458,6 2,4 O 33,7 7 18 24 17 5 12 11 5 SET 7244,5 2,8 NO 28,7 6 17 32 16 5 10 8 4 OUT 7520,1 2,8 O 39,6 6 16 33 16 5 9 8 5 NOV 7198,9 2,8 S 34,4 7 17 32 14 5 9 9 5 DEZ 6853,0 2,6 N 30,5 8 20 29 12 4 8 10 7
Fonte: Dados fornecidos pelo IAPAR.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
42
Na realização do estudo sobre o efeito da ventilação do
desempenho térmico de um protótipo de blocos situado em Londrina, Sassaki et al
(2001), também citam que a direção predominante do vento na região é a leste (L).
O presente trabalho aborda a ventilação natural apenas sob
aspectos determinados a partir de medições locais. Não foram abordadas projeções
a partir de cálculos ou simulação, sendo o foco deste trabalho o levantamento de
dados de velocidade e direção do fluxo de ar no interior e exterior das edificações,
localizadas no Campus da Universidade Estadual de Londrina, estudadas para a
caracterização do movimento do ar.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
43
3. ESTUDO DE CASO
3 . 1 . OBJETOS DA PESQUISA
Para a presente pesquisa foram utilizadas três edificações
construídas no Campus da Universidade Estadual de Londrina com as seguintes
características:
Edificação de Blocos Cerâmicos (figuras 3.2 a 3.5): apresenta uma
área de construção de 48,82 m². O sistema construtivo utilizado foi alvenaria
estrutural de blocos cerâmicos, desenvolvido por Cardoso (1996), com espessura de
13,5 cm (figura 3.1).
Figura 3.1: Blocos cerâmicos.
A cobertura é formada por telhas cerâmicas do tipo romana em duas
águas, sem pintura, e laje pré-moldada de 8 cm de espessura. Esta edificação
possui aberturas em todas as orientações, sendo a maioria das janelas de abrir e
compostas por dois elementos de fechamento, vidro com moldura de madeira na
parte interna e madeira na parte externa e as áreas úmidas apresentam janelas
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
44
basculantes de ferro e vidro. As portas, tanto internas quanto externas, são de
madeira. A área total de aberturas corresponde a 20,38 % da área do piso, sendo
esta área calculada considerando-se todas as portas e janelas abertas.
Esta edificação trata-se de um protótipo habitacional para
experimentos, cuja caracterização térmica foi projetada em conformidade com as
recomendações da NBR 15220-3/2005 - “Desempenho térmico de edificações -
Parte 3: zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações
unifamiliares de interesse social”, em vigor a partir de 30 de maio de 2005 (ABNT,
2005).
Figura 3.2: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação sul.
Figura 3.3: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação leste.
Figura 3.4: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação norte.
Figura 3.5: Edificação de Blocos Cerâmicos, elevação oeste.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
45
Edificação de Concreto Celular: construção com área de 45,60 m²
com paredes em concreto celular, rebocada e pintada na cor creme interna e
externamente (figuras 3.6 a 3.9). Possui laje pré-moldada em placas de concreto
com espessura de 5 cm e a cobertura é formada por telhas cerâmicas do tipo
romana em duas águas pintadas na cor creme. Esta edificação não possui aberturas
na fachada oeste, o que prejudica a ventilação. As janelas são de correr compostas
por ferro e vidro e os quartos apresentam veneziana em ferro com aberturas para
ventilação. As janelas das áreas úmidas (cozinha e banheiro) são do tipo basculante
de ferro e vidro. As portas internas desta edificação são de madeira e as externas de
ferro e vidro. A área total de aberturas corresponde a 12,39% da área total de piso ,
sendo esta área calculada considerando-se todas as portas e janelas abertas. A
planta desta unidade é baseada nas edificações construídas no padrão COHAB e é
chamada de Casa 1.0, por possuir caráter popular.
Figura 3.6: Edificação de Concreto Celular, elevação sul.
Figura 3.7: Edificação de Concreto Celular, elevação leste.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
46
Figura 3.8: Edificação de Concreto Celular, elevação norte.
Figura 3.9: Edificação de Concreto Celular, elevação oeste.
Edificação de Blocos de Concreto (figuras 3.10 a 3.13): construção
com paredes em alvenaria de blocos de concreto com uma área de 42,43 m²,
rebocada apenas internamente e pintada na cor creme interna e externamente. A
cobertura é feita em telhas cerâmicas do tipo romana em duas águas pintadas na
cor creme. Possui laje pré-moldada em placas de concreto com espessura de 5 cm.
Esta edificação, assim como a edificação de concreto celular, não possui aberturas
na fachada oeste. As janelas são do tipo basculantes nas áreas úmidas (cozinha e
banheiro) e de correr nos demais cômodos, apresentando como material
componente o alumínio e o vidro. As portas internas são de madeira e as externas
de ferro do tipo veneziana, com abertura para a entrada de ar. Apresenta uma área
total de aberturas correspondente a 13,74% da área de piso, sendo esta área
calculada considerando-se todas as portas e janelas abertas. Esta edificação é
chamada de Casa 1.0, assim como a edificação de concreto celular, sendo sua
planta baseada no padrão COHAB.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
47
Figura 3.10: Edificação de Blocos de
Concreto, elevação sul. Figura 3.11: Edificação de Blocos de
Concreto, elevação leste.
Figura 3.12: Edificação de Blocos de Concreto, elevação norte.
Figura 3.13: Edificação de Blocos de Concreto, elevação oeste.
3.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS
Para o monitoramento foram utilizados dois equipamentos termo-
anemômetro digital de fio quente (figura 3.14). Este aparelho mede a velocidade do
ar em uma escala de 0,00 a 30,00 m/s, com precisão de 0,015 m/s.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
48
Figura 3.14: Termo-anemômetro
3 . 3 . MÉTODO
As edificações, objetos do estudo, doravante denominadas de
protótipos A (blocos cerâmicos), B (concreto celular) e C (blocos de concreto), foram
monitoradas quanto à direção (norte, noroeste, oeste, sudoeste, sul, sudeste, leste e
nordeste) e velocidade do ar (em m/s) interno e externo, nos dias 27 e 28 de janeiro,
02, 05, 12 e 17 de fevereiro e 02, 08, 10 e 15 de março de 2004. A coleta de dados
de ventilação ocorreu entre 9 e 17 horas dos dias mencionados.
Para a realização da pesquisa foi necessária a elaboração de um
método de monitoramento. Este método, que será descrito a seguir, contou com o
auxílio de alunos de graduação em engenharia civil da Universidade Estadual de
Londrina, colaboradores da pesquisa. Após a elaboração do método, os
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
49
colaboradores foram treinados para a coleta dos dados e, em seguida, realizou-se
um monitoramento piloto para a verificação de sua viabilidade.
A realização do monitoramento nos protótipos foi feita através dos
seguintes passos:
Os dados de direção e velocidade do ar foram coletados durante 10 dias,
escolhidos aleatoriamente, da estação de verão do ano de 2004, das 9 às 17
horas, com intervalos de 60 minutos entre as medições. As informações sobre
as direções foram registradas em planilhas elaboradas pela autora (anexos 5
a 10), com a finalidade de que cada colaborador conseguisse observar as
aberturas integrantes da planilha simultaneamente, uma vez que a direção do
movimento do ar muda freqüentemente. Como não houve a disponibilidade de
vários equipamentos para as coletas das velocidades do movimento do ar,
estas foram feitas em uma unidade de cada vez com um intervalo de 5
minutos entre as medições (protótipo A às 9:00, B às 9:05 e C às 9:10, por
exemplo);
Coletaram-se os dados de velocidade do movimento do ar através do
equipamento termo-anemômetro, com capacidade de leitura de 0 a 30 m/s em
dois pontos, um interno e outro externo para cada protótipo, sendo estas
leituras feitas pelos colaboradores da pesquisa. As coletas foram realizadas
com intervalos de 5 minutos para cada protótipo por não haver equipamentos
disponíveis para a realização simultânea do monitoramento;
Para a coleta dos dados de direção do movimento do ar foram utilizados
elementos leves, fitas plásticas com 2 cm de largura e 1 m de comprimento,
pendurados nos vãos das aberturas (figura 3.15);
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
50
Figura 3.15: Disposição das fitas plásticas.
As figuras 3.16, 3.17 e 3.18 mostram a disposição dos colaboradores para o
monitoramento de ventilação nos protótipos. Os pontos quadrados
representam os responsáveis pela coleta da velocidade do movimento do ar
com o termo-anemômetro, sendo estes posicionados internamente no centro
da sala de cada edificação e externamente no centro da fachada sul. A altura
de coleta dos dados de velocidade do ar foi de 2 (dois) metros para todos os
pontos, para que a presença dos colaboradores não interferisse no fluxo de
ar, uma vez que a edificação foi considerada desabitada. Os pontos circulares
representam as posições dos responsáveis pela verificação da direção do
movimento do ar em cada abertura, através do movimento das fitas plásticas;
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
51
Figura 3.16: Planta e esquema do monitoramento de ventilação realizado no
protótipo de Blocos Cerâmicos.
Figura 3.17: Planta e esquema do monitoramento de ventilação realizado no protótipo de Concreto Celular.
Monitoramento da direção do vento
Monitoramento da velocidade do vento
Monitoramento da direção do vento
Monitoramento da velocidade do vento
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
52
Figura 3.18: Planta e esquema do monitoramento de ventilação realizado no protótipo de Blocos de Concreto.
Com o auxílio de uma fita colocada a 5 metros de altura verificou-se a direção
do movimento do ar no entorno (figura 3.19);
Figura 3.19: Fita externa para indicar a direção do movimento do ar externo.
Monitoramento da direção do vento
Monitoramento da velocidade do vento
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
53
Para caracterizar melhor o entorno das edificações, optou-se pela realização
de um levantamento do comportamento da direção do movimento do ar
através de caibros de 5 metros de altura fixados ao solo com fitas plásticas
colocadas em suas extremidades. Este levantamento foi realizado no dia 11
de novembro de 2005 com a locação de 14 pontos no entorno. A posição de
cada caibro pode ser observada nas figuras 3.20, 3.21 e 3.22;
A leitura das direções do movimento do ar foi feita com o auxílio dos
colaboradores e anotada em planilhas elaboradas pela autora (anexo 11) e
através de meios digitais (máquina fotográfica e filmadora).
13.3010.10
Edificação de Blocos Cerâmicos
Edificação de Concreto Celular
Edificação de Blocos de Concreto
projeção do barracão
12 13 14
9 10 11
876
54
32
1
6,00 6,
00
6,00
6,00
6,00
6,00
7.504.003.00
Figura 3.20: Posição dos caibros utilizados no monitoramento do movimento do
ar no entorno das edificações.
Monitoramento da direção do vento
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
54
Figura 3.21: Posição dos caibros utilizados no monitoramento, vista em direção ao nordeste.
Figura 3.22: Posição dos caibros utilizados no monitoramento, vista em direção ao sul.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
55
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
55
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1. RELAÇÃO ENTRE A VELOCIDADE INTERNA E EXTERNA DOS
PROTÓTIPOS
Pela análise de correlação entre as velocidades internas e externas
das edificações monitoradas observa-se uma baixa correlação linear entre as
velocidades do vento interna e externa em todos os protótipos (0,06929,
aproximadamente 7% para o protótipo A, 0,06001, aproximadamente 6% para o
protótipo B e 0,13491, aproximadamente 13% para o protótipo C), como pode ser
constatado nos gráficos de dispersão das figuras 4.1, 4.2 e 4.3.
0,010,25
0,490,74
1,001,26
1,511,82
2,142,74
Velocidade Externa (Casa A)
0,005
0,120
0,230
0,340
0,450
0,560
0,680
0,840
0,960
1,070
1,270
Vel
ocid
ade
Inte
rna
(Cas
a A
)
Figura 4.1: Gráfico de dispersão entre velocidade interna e externa do vento para o protótipo A.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
56
0,010,28
0,550,83
1,111,39
1,812,36
2,793,09
Velocidade Externa (Casa B)
0,00
0,06
0,12
0,18
0,24
0,30
0,36
0,42
0,49
0,58
0,65
0,74V
eloc
idad
e In
tern
a (C
asa
B)
Figura 4.2: Gráfico de dispersão entre velocidade interna e externa do vento para o protótipo B.
0,02 0,21 0,40 0,60 0,82 1,01 1,21 1,66 2,22
Velocidade Externa (Casa C)
0,00
0,07
0,14
0,21
0,28
0,35
0,43
0,51
0,60
0,71
0,78
Vel
ocid
ade
Inte
rna
(Cas
a C
)
Figura 4.3: Gráfico de dispersão entre velocidade interna e externa do vento para o
protótipo C.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
57
4.2. RELAÇÃO DAS MÉDIAS DE VELOCIDADE INTERNA E EXTERNA DOS
PROTÓTIPOS
Considerando os dados de velocidade (em m/s) que são: velocidade
interna dos protótipos A, B e C e velocidade externa dos protótipos A, B e C
(designados por A interna, B interna, C interna, A externa, B externa e C externa,
respectivamente) a análise de variância (que compara as médias desses seis
conjuntos de velocidades) acusou a existência de pelo menos uma diferença
significativa entre as médias de velocidades consideradas.
Pelo teste Tukey (teste estatístico para comparações entre pares de
médias), as diferenças significativas existentes podem ser observadas na tabela 4.1
sendo considerada a existência de diferença significativa entre as médias onde
possuir valor menor que 0,05 (5%). Assim, em média, as velocidades internas dos
três protótipos não diferem entre si, também as velocidades externas não diferem
entre si. A velocidade interna do protótipo A não difere significativamente das
velocidades externas dos protótipos B e C.
Tabela 4.1: Teste Tukey para diferença de médias de velocidade (m/s) duas a duas.
Velocidade A interna A externa B interna B externa C interna C externaMédias 0,2384 0,4537 0,1597 0,3497 0,1675 0,3511
A interna - 0,000075 0,649723 0,146943 0,681385 0,137058 A externa - 0,000020 0,243577 0,000020 0,258243 B interna - 0,001113 1,000000 0,000984 B externa - 0,001355 1,000000 C interna - 0,001200 C externa -
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
58
Na tentativa de melhorar a interpretação da relação entre as
velocidades internas e externas dos protótipos, e após a constatação de que as
velocidades médias externas não diferem significativamente entre si, optou-se em
realizar a análise de variância considerando apenas uma medida de velocidade
externa, que é uma média entre as três velocidades médias externas dos três
protótipos.
Como a análise de variância acusa pelo menos uma diferença
significativa entre as médias, o teste Tukey (comparações entre pares de médias) foi
realizado novamente e se verifica que a velocidade média externa difere
significativamente das velocidades médias internas da casa A (p-valor1≅ 0,000018),
da casa B (p-valor≅ 0,000008) e da casa C (p-valor≅ 0,000008), sendo a velocidade
média externa superior as velocidades médias internas das casas.
• MÉDIA EXTERNA (ABC) = 0,3848 m/s [(0,4537+0,3497+0,3511)/3=0,3848]
(média das 3 medidas externas, pois pela análise de variância para a variável
velocidade as medidas de velocidades médias externas dos 3 protótipos não
diferem). Na tabela 4.2, diferenças onde os p-valores são menores que 0,05
(5%) são consideradas significativas.
Tabela 4.2: Teste Tukey para diferença de médias internas de cada protótipo com a
média de velocidade externa dos protótipos.
Protótipos Médias A B C E A 0,2384 XXX 0,057644 0,106486 0,000018 B 0,1597 XXX 0,994482 0,000008 C 0,1675 XXX 0,000008 E 0,3848 XXX
______________________________ 1- “Valor associado a uma estatística de teste que indica a probabilidade de um valor tão, ou mais
extremo que o observado, ocorrer apenas por acaso em várias repetições de um experimento” Vieira,
S. Bioestatística: Tópicos Avançados. Ed. Campus, 2003. 212p.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
59
Pela análise de variância para a variável velocidade as medidas de
velocidades médias internas dos 3 protótipos não diferem entre si, podendo-se
calcular a média global do velocidade interna.
• MÉDIA INTERNA (ABC) = 0,1885 [(0,2384+0,1597+0,1675)/3=0,1885]).
Comparando a média global interna (I=0,1885 m/s) com a média
global externa (E=0,3848 m/s) das velocidades do movimento do ar, pode-se afirmar
que I corresponde a 48,% de E, ou seja, a velocidade média do ar no interior dos
protótipos cai aproximadamente 50% em relação à velocidade média externa.
4.3. ANÁLISE DAS DIREÇÕES DO MOVIMENTO DE AR
Para melhor visualizar o comportamento das direções internas e
externas do movimento de ar em cada um dos protótipos foi escolhido,
aleatoriamente, o dia 05/02/2004 entre os dez dias de monitoramento (ver figuras
4.4, 4.5 e 4.6).
Para ilustrar o comportamento das direções do movimento do ar nos
horários dos dias, escolheu-se aleatoriamente o horário intermediário, 13:00 para o
protótipo A, 13:05 para o protótipo B e 13:10 para o protótipo C, para que se
pudesse fazer uma análise das direções do vento observando-se o mesmo horário
para os diferentes dias de monitoramento, como pode ser observado nas figuras 4.7,
4.8 e 4.9. Os horários diferem em 5 minutos de um protótipo para o outro devido ao
número insuficiente de material para a coleta dos dados simultaneamente, visto que
a instituição possui somente dois termo-anemômetros.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
60
Figura 4.4: Direção do vento em cada abertura no protótipo A (Edificação de Blocos Cerâmicopara o dia 05/02/2005.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
61
Figura 4.5: Direção do vento em cada abertura no protótipo B (Edificação de Concreto Celular) para o dia 05/02/2005.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
62
Figura 4.6: Direção do vento em cada abertura no protótipo C (Edificação de Blocos de Concreto) para o dia 05/02/2005.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
63
Figu
ra 4
.7: D
ireçã
o do
ven
to e
m c
ada
aber
tura
no
prot
ótip
o A
(Edi
ficaç
ão d
e B
loco
s C
erâm
icos
) às
13:0
0 em
todo
s os
di
as m
onito
rado
s.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
64
Figu
ra 4
.8: D
ireçã
o do
ven
to e
m c
ada
aber
tura
no
prot
ótip
o B
(Edi
ficaç
ão C
oncr
eto
Cel
ular
) às
13:0
5 em
todo
s os
dia
s m
onito
rado
s.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
65
Figu
ra 4
.9: D
ireçã
o do
ven
to e
m c
ada
aber
tura
no
prot
ótip
o B
(Edi
ficaç
ão d
e B
loco
s de
Con
cret
o) à
s 13
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dos
os
dias
mon
itora
dos.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
66
Analisando a direção do movimento do ar para os três protótipos
pode-se afirmar que o comportamento real observado mostra variações constantes
que diferem do comportamento observado em estudos simulados, pois neste estudo
real não é possível se ter um controle das variáveis envolvidas como ocorre em
casos de simulação. O monitoramento em questão levou em consideração o
comportamento tridimensional do movimento do ar, uma vez que seus resultados
foram observados in loco.
4.4. CONTAGEM DAS DIREÇÕES EXISTENTES.
Verifica-se que o vento predominante no ponto externo é o leste (L)
em todos os protótipos, ou seja, o movimento do ar ocorre de leste para oeste. Já as
direções internas variam para os protótipos, no protótipo A as três direções
predominantes são NE, S e SE; no protótipo B as três direções predominantes são
SO, S e O; no protótipo C as três direções predominantes são S, SE e NE (ver
tabelas 4.3, 4.4 e 4.5).
Tabela 4.3: Relação das direções do movimento de ar nos pontos internos e externos do protótipo A.
Protótipo A Externo
Interno O S SO SE L N NO NE Total O 1 1 2 1 5 S 13 7 9 5 15 1 4 4 58
SO 2 2 1 3 2 1 3 14 SE 12 7 8 7 9 1 2 4 50 L 2 1 2 1 7 2 4 19 N 10 1 5 1 13 3 2 7 42
NO 2 1 3 6 NE 12 2 6 5 29 7 1 30 92
Total 52 22 31 24 80 12 12 53 286
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
67
Tabela 4.4: Relação das direções do movimento de ar nos pontos internos e externos do protótipo B.
Protótipo B Externo
Interno O S SO SE L N NO NE Total O 3 5 1 4 25 1 1 1 41 S 13 5 11 5 24 1 4 2 65
SO 8 6 7 15 29 3 5 73 SE 8 1 1 2 13 2 4 31 L 8 3 2 11 4 7 35 N 4 1 1 5 1 1 13
NO 2 1 9 3 15 NE 1 1 3 1 1 3 10
Parado 1 2 3 Total 48 18 25 29 121 7 12 26 286
Tabela 4.5: Relação das direções do movimento de ar nos pontos internos e externos do protótipo C.
Protótipo C Externo
Interno O S SO SE L N NO NE Parado Total O 2 1 3 3 5 2 16 S 9 10 4 5 22 1 3 54
SO 1 1 1 4 3 1 1 12 SE 10 7 8 3 19 6 53 L 3 1 9 1 4 18 N 9 3 6 1 18 2 7 46
NO 5 7 2 4 15 1 3 37 NE 9 5 3 17 2 3 8 47
Parado 2 1 3 Total 48 36 28 21 108 8 3 33 1 286
Analisando os resultados das direções do movimento de ar que
foram observadas pelos alunos, por meio das fitas colocadas nas aberturas, pode-se
afirmar que a direção predominante do fluxo externo para todos os protótipos é a
leste (figura 4.10). Mas a direção predominante dos fluxos de ar no interior dos
protótipos é diferente para cada um deles, sendo a direção nordeste predominante
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
68
para o protótipo de blocos cerâmicos, a direção sudoeste para o de concreto celular
e a sul para o de blocos de concreto, conforme mostra a figura 4.11.
0
20
40
60
80
100
120
140N
úmer
o de
leitu
ras
em c
ada
dire
ção.
S SE L NE N NO O SO
Parado
Blocos cerâmicos Concreto celular Blocos concreto
Figura 4.10: Ocorrência das direções do movimento de ar no exterior dos protótipos.
0102030405060708090
100
Núm
ero
de le
itura
s em
cad
a di
reçã
o.
S SE L NE N NO O SO
Parado
Blocos cerâmicos Concreto celular Blocos concreto
Figura 4.11: Ocorrência das direções do movimento de ar no interior dos protótipos.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
69
PL
PB
JE
JL
POVH
PIS
JO
JS
PE
VC
JH
JIS
JC
PC
Figura 4.12: Siglas utilizadas para as aberturas da edificação de Blocos Cerâmicos (Protótipo A).
Tabela 4.6: Contagem da ocorrência das direções do movimento de ar para cada abertura da edificação de Blocos Cerâmicos (Protótipo A).
JC PC VC PE JE JS JL PL VH JO PO JH JIS PIS PBL 18 16 23 2 1 25 3 1 9 0 2 29 31 6 3 N 3 3 2 30 33 2 33 41 0 33 24 0 1 10 18
NE 4 4 5 12 6 6 11 2 3 2 3 2 6 22 18 NO 2 10 5 1 0 2 5 8 28 13 23 17 3 10 12 O 30 22 20 1 2 26 1 0 21 0 1 29 44 28 19 P 3 2 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 3 9 4 S 10 5 5 24 33 0 19 27 1 16 18 0 0 0 0
SE 14 16 10 8 11 6 10 6 24 5 18 5 0 0 0 SO 6 12 20 12 4 23 8 4 3 19 1 7 2 5 16
Legenda: JO – Janela do Quarto Oeste. JL – Janela do Quarto Leste. PO – Porta do Quarto Oeste. PL – Porta do Quarto Leste. JH – Janela do Hall. VH – Vão do Hall. JIS – Janela Inst. Sanitária. PIS – Porta Inst. Sanitária. PB – Porta do Banho. JS – Janela da Sala. JC – Janela da Cozinha. PC – Porta da Cozinha. VC - Vão da Cozinha. PE – Porta da Entrada. JE – Janela da Entrada.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
70
L
N NENO
O
P
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Blocos Cerâmicos - JC
Freq
üênc
ia
L
N NE
NO
O
P
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
Residência de Blocos Cerâmicos - PC
Freq
üênc
ia
Figura 4.13: Freqüências das direções do movimento do ar para JC (Janela da
Cozinha) no Protótipo A.
Figura 4.14: Freqüências das direções do movimento do ar para PC (Porta da
Cozinha) no Protótipo A.
L
NNE NO
O
P
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
Residência de Blocos Cerâmicos - VC
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO O P
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Blocos Cerâmicos - PE
Freq
üênc
ia
Figura 4.15: Freqüências das direções do movimento do ar para VC (Vão da
Cozinha) no Protótipo A.
Figura 4.16: Freqüências das direções do movimento do ar para PE (Porta de
Entrada) no Protótipo A.
L
N
NE
NOO
P
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Residência de Blocos Cerâmicos - JE
Freq
üênc
ia
L
NNE
NO
O
P S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Residência de Blocos Cerâmicos - JS
Freq
üênc
ia
Figura 4.17: Freqüências das direções do movimento do ar para JE (Janela de
Entrada) no Protótipo A.
Figura 4.18: Freqüências das direções do movimento do ar para JS (Janela da Sala)
no Protótipo A.
L
N
NE
NOO P
S
SESO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Residência de Blocos Cerâmicos - JL
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO
O P
S
SESO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Residência de Blocos Cerâmicos - PL
Freq
üênc
ia
Figura 4.19: Freqüências das direções do movimento do ar para JL (Janela do
Quarto Leste) no Protótipo A.
Figura 4.20: Freqüências das direções do movimento do ar para PL (Porta do
Quarto Leste) no Protótipo A.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
71
L
NNE
NO
O
P S
SE
SO
0
5
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15
20
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30
35
Residência de Blocos Cerâmicos - VH
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO
O P
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Blocos Cerâmicos - JO
Freq
üênc
ia
Figura 4.21: Freqüências das direções do movimento do ar para VH (Vão do Hall)
no Protótipo A.
Figura 4.22: Freqüências das direções do movimento do ar para JO (Janela do
Quarto Oeste) no Protótipo A.
L
N
NE
NO
O P
S SE
SO0
5
10
15
20
25
30
Residência de Blocos Cerâmicos - PO
Freq
üênc
ia
L
NNE
NO
O
P S
SESO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Blocos Cerâmicos - JH
Freq
üênc
ia
Figura 4.23: Freqüências das direções do movimento do ar para PO (Porta do
Quarto Oeste) no Protótipo A.
Figura 4.24: Freqüências das direções do movimento do ar para JH (Janela do Hall)
no Protótipo A.
L
NNE
NO
O
PS SE SO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Residência de Blocos Cerâmicos - JIS
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO
O
P
S SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Blocos Cerâmicos - PIS
Freq
üênc
ia
Figura 4.25: Freqüências das direções do movimento do ar para JIS (Janela da Instalação Sanitária) no Protótipo A.
Figura 4.26: Freqüências das direções do movimento do ar para PIS (Porta da Instalação Sanitária) no Protótipo A.
L
N NE
NO
O
P
S SE
SO
0
5
10
15
20
25
Residência de Blocos Cerâmicos - PB
Freq
üênc
ia
Figura 4.27: Freqüências das direções do movimento do ar para PB (Porta do Banho)
no Protótipo A.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
72
A tabela 4.6 e as figuras 4.13 a 4.27 apresentam as direções
predominantes para cada abertura do protótipo A. O vento O (oeste) é predominante
para os pontos JC, PC, JS, JH, JIS, PIS e PB, o vento L (leste) para VC e JH, o
vento N (norte) para PE, JE, JL, PL, JO e PO, o vento NO (noroeste) para VH e o
vento S (sul) para JE. Pode-se perceber que o ponto JE (janela de entrada) possui
duas direções predominantes, a N (norte) que tem coerência com a abertura PE
(porta de entrada, que se encontra na mesma elevação) e a S (sul). Outro ponto de
conflito é o empate na predominância dos ventos L (leste) e O (oeste) para o ponto
JH (janela do hall).
JC
JE
PE
PC
PIS
PL
VH
JO
PO
JL
JIS
Figura 4.28: Siglas utilizadas para as aberturas da edificação de Concreto Celular (Protótipo B).
Legenda: JO – Janela do Quarto Oeste. JL – Janela do Quarto Leste. PO – Porta do Quarto Oeste. PL – Porta do Quarto Leste. VH – Vão do Hall. JIS – Janela Inst. Sanitária. PIS – Porta Inst. Sanitária. JC – Janela da Cozinha. PC – Porta da Cozinha. VC - Vão da Cozinha. PE – Porta da Entrada. JE – Janela da Entrada.
VC
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
73
Tabela 4.7: Contagem da ocorrência das direções do movimento de ar para cada abertura da edificação de Concreto Celular (Protótipo B).
JC PC VC PE JE JL PL VH JO PO JIS PIS
L 23 26 38 15 1 9 0 1 0 7 30 11 N 6 5 2 1 17 13 43 47 37 0 2 18
NE 7 14 6 0 11 29 1 8 10 0 0 2 NO 9 5 3 2 6 3 8 3 13 4 11 14 O 17 14 21 61 12 8 5 0 4 46 36 31 P 8 6 4 0 1 2 2 3 0 6 5 9 S 4 6 3 2 18 9 14 25 20 2 0 1
SE 3 5 6 3 5 7 0 1 3 14 1 0 SO 13 9 7 6 19 10 17 2 3 11 5 4
L
N NENO
O
P
S SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
Residência de Concreto Monolítico - JC
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO
O
P S SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
Residência de Concreto Monolítico - PC
Freq
üênc
ia
Figura 4.29: Freqüências das direções do movimento do ar para JC (Janela da
Cozinha) no Protótipo B.
Figura 4.30: Freqüências das direções do movimento do ar para PC (Porta da
Cozinha) no Protótipo B.
L
NNE
NO
O
P SSE SO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Residência de Concreto Monolítico - VC
Freq
üênc
ia
L
N NE NO
O
P S SESO
-5
5
15
25
35
45
55
65
Residência de Concreto Monolítico - PE
Freq
üênc
ia
Figura 4.31: Freqüências das direções do movimento do ar para VC (Vão da
Cozinha) no Protótipo B.
Figura 4.32: Freqüências das direções do movimento do ar para PE (Porta de
Entrada) no Protótipo B.
L
N
NE
NO
O
P
S
SE
SO
0
5
10
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20
25
Residência de Concreto Monolítico - JE
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO
O
P
SSE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Concreto Monolítico - JL
Freq
üênc
ia
Figura 4.33: Freqüências das direções do movimento do ar para JE (Janela de
Entrada) no Protótipo B.
Figura 4.34: Freqüências das direções do movimento do ar para JL (Janela do
Quarto Leste) no Protótipo B.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
74
L
N
NE
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P
S
SE
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0
5
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Residência de Concreto Monolítico -PL
Freq
üênc
ia
L
N
NENO
OP
S
SE SO0
10
20
30
40
50
Residência de Concreto Monolítico -VH
Freq
üênc
ia
Figura 4.35: Freqüências das direções do movimento do ar para PL (Porta do
Quarto Leste) no Protótipo B.
Figura 4.36: Freqüências das direções do movimento do ar para VH (Vão do Hall)
no Protótipo B.
L
N
NENO
OP
S
SE SO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
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Residência de Concreto Monolítico -JO
Freq
üênc
ia
L
N NENO
O
PS
SESO
0
10
20
30
40
50
Residência de Concreto Monolítico -PO
Freq
üênc
ia
Figura 4.37: Freqüências das direções do movimento do ar para JO (Janela do
Quarto Oeste) no Protótipo B.
Figura 4.38: Freqüências das direções do movimento do ar para PO (Porta do
Quarto Oeste) no Protótipo B.
L
NNE
NO
O
P
S SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
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Residência de Concreto Monolítico - JIS
Freq
üênc
ia
L
N
NE
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O
P
S SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
Residência de Concreto Monolítico - PIS
Freq
üênc
ia
Figura 4.39: Freqüências das direções do movimento do ar para JIS (Janela da Instalação Sanitária) no Protótipo B.
Figura 4.40: Freqüências das direções do movimento do ar para PIS (Porta da Instalação Sanitária) no Protótipo B.
Através da observação da tabela 4.7 e das figuras 4.29 a 4.40 em
relação às direções predominantes do movimento do ar para cada abertura do
protótipo B, pode-se afirmar que o vento O (oeste) é predominante para os pontos
PE, PO, JIS e PIS, o vento L (leste) para PC, JC e VC, o vento N (norte) para PL, VH
e JO, o vento NE (nordeste) para JL e o vento SO (sudeste) para JE.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
75
JE
VC
PEJC
PC
JO
PLVH
PO
PIS JIS
JL
Figura 4.41: Siglas utilizadas para as aberturas da edificação de Blocos de Concreto (Protótipo C).
Tabela 4.8: Contagem da ocorrência das direções do movimento de ar para cada abertura da edificação de Blocos de Concreto (Protótipo C).
JC PC VC PE JE JL PL VH JO PO JIS PIS L 1 20 17 3 0 7 21 2 0 18 54 54 N 35 9 17 31 26 6 0 32 37 0 0 2
NE 5 19 22 13 23 40 38 27 9 3 1 1 NO 11 7 8 8 4 7 2 0 11 5 0 4 O 13 22 14 3 2 15 21 0 3 51 22 13 P 8 3 8 0 0 0 2 2 0 4 12 9 S 13 1 2 15 13 4 1 19 15 2 1 1
SE 3 6 1 10 13 6 0 2 6 2 0 3 SO 1 3 1 7 8 5 5 6 9 5 0 1
Legenda: JO – Janela do Quarto Oeste. JL – Janela do Quarto Leste. PO – Porta do Quarto Oeste. PL – Porta do Quarto Leste. VH – Vão do Hall. JIS – Janela Inst. Sanitária. PIS – Porta Inst. Sanitária. JC – Janela da Cozinha. PC – Porta da Cozinha. VC - Vão da Cozinha. PE – Porta da Entrada. JE – Janela da Entrada.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
76
L
N
NE
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P
S
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0
5
10
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20
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30
35
40
Residência de Blocos de Concreto - JC
Freq
üênc
ia
L
N
NE
NO
O
PS
SE
SO
0
5
10
15
20
25
Residência de Blocos de Concreto - PC
Freq
üênc
ia
Figura 4.42: Freqüências das direções do movimento do ar para JC (Janela da
Cozinha) no Protótipo C.
Figura 4.43: Freqüências das direções do movimento do ar para PC (Porta da
Cozinha) no Protótipo C.
L N
NE
NO
O
P
SSE SO
0
5
10
15
20
25
Residência de Blocos de Concreto - VC
Freq
üênc
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N
NE
NO
OP
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0
5
10
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25
30
35
Residência de Blocos de Concreto - PE
Freq
üênc
ia
Figura 4.44: Freqüências das direções do movimento do ar para VC (Vão da
Cozinha) no Protótipo C.
Figura 4.45: Freqüências das direções do movimento do ar para PE (Porta de
Entrada) no Protótipo C.
L
N
NE
NOO
P
S SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
Residência de Blocos de Concreto - JE
Freq
üênc
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L N
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NO
O
PS
SE SO
0
5
10
15
20
25
30
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40
45
Residência de Blocos de Concreto - JL
Freq
üênc
ia
Figura 4.46: Freqüências das direções do movimento do ar para JE (Janela de
Entrada) no Protótipo C.
Figura 4.47: Freqüências das direções do movimento do ar para JL (Janela do
Quarto Leste) no Protótipo C.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
77
L
N
NE
NO
O
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SO
0
5
10
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30
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Residência de Blocos de Concreto - PL
Freq
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L
N
NE
NO OP
S
SE
SO
0
5
10
15
20
25
30
35
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Residência de Blocos de Concreto - VH
Freq
üênc
ia
Figura 4.48: Freqüências das direções do movimento do ar para PL (Porta do
Quarto Leste) no Protótipo C.
Figura 4.49: Freqüências das direções do movimento do ar para VH (Vão do Hall)
no Protótipo C.
L
N
NENO
OP
S
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0
5
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Residência de Blocos de Concreto - JO
Freq
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L
NNE NO
O
P S SESO
0
10
20
30
40
50
60
Residência de Blocos de Concreto - PO
Freq
üênc
ia
Figura 4.50: Freqüências das direções do movimento do ar para JO (Janela do
Quarto Oeste) no Protótipo C.
Figura 4.51: Freqüências das direções do movimento do ar para PO (Porta do
Quarto Oeste) no Protótipo C.
L
N NE NO
O
P
S SE SO0
10
20
30
40
50
60
Residência de Blocos de Concreto - JIS
Freq
üênc
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L
N NENO
OP
S SE SO0
10
20
30
40
50
60
Residência de Blocos de Concreto - PIS
Freq
üênc
ia
Figura 4.52: Freqüências das direções do movimento do ar para JIS (Janela da Instalação Sanitária) no Protótipo C.
Figura 4.53: Freqüências das direções do movimento do ar para PIS (Porta da Instalação Sanitária) no Protótipo C.
Através da observação da tabela 4.8 e das figuras 4.42 a 4.53 em
relação às direções predominantes do movimento do ar para cada abertura do
protótipo C pode-se afirmar que o vento O (oeste) é predominante para os pontos
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
78
PC e PO, o vento L (leste) para JIS e PIS, o vento N (norte) para JC, PE, JE, VH e
JO e o vento NE (nordeste) para VC, JL e PL.
4.5. ANÁLISE DA DIREÇÃO DO MOVIMENTO DO AR NO ENTORNO DAS
EDIFICAÇÕES
A diferença na direção do fluxo interno de ar pode ser explicada pela
influência do entorno, conforme figura 2.12 mostrada anteriormente, uma vez que os
protótipos possuem obstáculos a sua volta, ou pela atuação turbulenta do vento ao
nível medido.
Figura 4.54: Vista norte dos três protótipos.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
79
Figura 4.55: Vista sul dos três protótipos.
Observando-se as figuras 4.54, 4.55 e 4.56, percebe-se que o
protótipo mais favorecido pela ventilação é o protótipo A (blocos cerâmicos) porque
os elementos do seu entorno estão mais afastado se comparados com os outros
Figura 4.56: Distanciamento entre os protótipos.
Protótipo de Blocos de concreto (C)
Protótipo de Concreto Celular (B)
Protótipo de Blocos cerâmicos (A)
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
80
protótipos. A distância entre o protótipo de blocos cerâmicos e o de concreto celular
é de 7,50 m (sete metros e meio), sendo que este está a 4,00 m (quatro metros)
distante do protótipo de blocos de concreto, que por sua vez está a 3,00 m (três
metros) de distância do Laboratório de Desempenho Térmico. Através destas
medidas pode-se perceber que o protótipo mais desfavorecido pela obstrução do
seu entorno é o de blocos de concreto. Esta afirmação pode ser observada no
mapa parcial do Campus da Universidade Estadual de Londrina, na figura 4.57.
Figura 4.57: Relação dos protótipos com o entorno, mapa parcial do Campus Universitário da UEL.
Fonte: http://www.uel.br/proplan/mapa-uel/mapa-uel.swf Organizado: Autora, 2005.
Prot. A Prot. B
Prot. C
N
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
81
Analisando os dados coletados no entorno dos protótipos em
monitoramento realizado em novembro de 2005, pode-se concluir que o
comportamento do movimento do ar não segue padrões, ou seja, as direções
observadas através do movimento das fitas são divergentes, como mostram as
figuras 4.58, 4.59 e 4.60.
Figura 4.58: Direção do movimento do ar mostrado pelas fitas plásticas nas extremidades dos caibros. Pontos 9, 10, 11, 12, 13 e 14.
Na figura 4.58 pode-se observar uma grande diversidade na direção
das fitas. O ponto 9 apresenta um vento SO (sudoeste), no ponto 10 a fita plástica
permanece parada, o ponto 11 apresenta um vento N (norte), o ponto 12 um vento O
(oeste), o ponto 13 um vento NE (nordeste) e o ponto 14 um vento NO (noroeste).
9
10 11 14
13
12
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
82
Figura 4.59: Direção do movimento do ar mostrado pelas fitas plásticas nas extremidades dos caibros. Pontos 6, 10, 11, 13 e 14.
A figura 4.59 mostra outro exemplo da diversidade na direção das
fitas em um mesmo instante. Os pontos 6 e 10 apresentam um vento SO (sudoeste),
no ponto 11 a fita plástica está parada, o ponto 13 apresenta um vento N (norte) e o
ponto 14 um vento O (oeste), no momento em que houve o registro fotográfico.
10 6 11 14
13
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
83
Figura 4.60: Direção do movimento do ar mostrado pelas fitas plásticas nas extremidades dos caibros. Pontos 1, 4, 6, 7, 9 e 12.
A figura 4.60 mostra os pontos 1, 4, 6, 7, 9 e 12. Os pontos 1 e 7
apresentam um vento NE (nordeste), o ponto 4 apresenta um vento SO (sudoeste),
o ponto 6 apresenta um vento L (leste), no ponto 9 a fita plástica está parada e o
ponto 12 um vento N (norte), no momento em que houve o registro fotográfico.
Os dados foram coletados através de levantamento fotográfico,
filmagem e monitoramento através de leituras e preenchimento de planilha, como
explicado anteriormente no método. A tabela 4.9 mostra as direções do movimento
do ar em um intervalo de 5 minutos e 30 segundos de monitoramento. Percebe-se
que a direção do vento apresenta uma grande diversidade entre os pontos e muda
1
4
6 7
9 12
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A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
84
freqüentemente com o tempo, sendo o monitoramento feito em um intervalo de 30
segundos entre as medições.
Tabela 4.9: Direção do movimento do ar coletada no entorno.
Pontos Horário 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1417:15:00 NE NE O NE P SE SE P SO P O SE SE L 17:15:30 O NE SE N S N SE O L N P SE L S 17:16:00 NE N O NE S L SE NE L S O P SE S 17:16:30 N NE N N S L SE O L P SO S N S 17:17:00 O O N O N L S P SE L NE SE SO S 17:17:30 NE P N O N SO SO N S P NO SE NO NO17:18:00 NE O NE O SE SE SO O N NO O SO SO O 17:18:30 NE O N N NO SE SE N SE SO O P S NO17:19:00 NE NE N NE SE SE P O SE L S SE L S 17:19:30 N N SE N S SE S SO SE SO P SE O P 17:20:00 NE NE O N SE SE SO SO SE SE NO S SE P 17:20:30 O O P N SE S P P SE SO S SE SE SE
Figura 4.61: Vista do movimento das fitas plásticas na elevação sul do protótipo A.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
85
Para enfatizar a mudança do movimento do ar pode-se observar o
comportamento do vento da elevação sul do protótipo A (figura 4.61), pois as fitas
estão sofrendo a ação de um vento S/SO na porta de entrada e de um vento NO na
janela em um mesmo instante de monitoramento.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
86
5. DISCUSSÃO
A caracterização do comportamento do movimento de ar para a
região de Londrina fornece subsídios aos profissionais da área na elaboração de
projetos, pois segundo Toledo e Pereira (2005b), o conhecimento prático destes
profissionais não é suficiente para avaliar a influência da ventilação natural ou, de
acordo com Prata et al (1997), muitas vezes estes profissionais não apresentam a
preocupação com as questões de conforto ambiental, deixando tais avaliações a
fases posteriores no desenvolvimento de um projeto.
Com o intuito de averiguar a influência do movimento do ar em
edificações são utilizados vários métodos de cálculo, modelos físicos analógicos ou
programas de simulação (PRATA et al, 1997; AKUTSU et al, 1998; TOLEDO, 1999a;
TOLEDO e PEREIRA, 2003; CHAO, WAN e LAW, 2004, DRACH e KARAM Filho,
2004; TOLEDO e PEREIRA, 2005a). Estes métodos, modelos ou programas,
apresentam a vantagem de serem uma ferramenta para a análise do movimento do
ar em edificações ainda em fase de projeto, mas apresentam também várias
deficiências, uma vez que as variáveis envolvidas, ao contrário de um caso real,
podem ser controladas.
É importante ressaltar que a ventilação natural não deve ser tratada
de modo genérico por constituir-se em um fenômeno físico complexo. Os modelos
de simulação tendem à simplificação do comportamento das variáveis do movimento
do ar que, conseqüentemente, podem refletir em um desempenho térmico
insatisfatório ou imprevisto para as edificações (TOLEDO, 1999a).
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
87
No monitoramento realizado neste trabalho, observou-se que a
direção externa do movimento do ar predominante para todos os protótipos foi a
leste, apresentando-se de acordo com os dados de direções médias do vento dos
anos de 1977 a 2004 do Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR) para Londrina e
Sasaki et al (2001).
A direção interna predominante do movimento do ar apresentou-se
diferente em todos os protótipos (prótotipo A, direções NE, S e SE; protótipo B,
direções SO, S e O; protótipo C, direções S, SE e NE) e nenhum acompanhou a
direção do fluxo externo do ar, demonstrando a turbulência do vento no interior das
mesmas, o que difere de Sasaki et al (2001), onde a direção interna do protótipo A
acompanha a direção externa do vento para a estação de verão. Além da influência
do entorno, esta diferença pode ser atribuída às diferenças nos projetos
arquitetônicos entre os protótipos (GIVONI, 1976; DRACH e KARAM Filho, 2004;
TOLEDO e PEREIRA, 2005a).
Considerando-se as médias das velocidades externas e internas,
sendo a maior média a velocidade externa do protótipo A (0,4537 m/s) pode-se
afirmar, de acordo com Szokolay (1999) que as velocidades médias não são
suficientes para proporcionar uma troca de calor satisfatória entre o corpo e o meio.
Segundo Hertz (2003), analisando as velocidades internas nos
protótipos pode-se concluir que a redução aparente de temperatura só será
significante quando as temperaturas forem baixas, devido à baixa média da
velocidade do movimento do ar no interior dos mesmos, podendo seu efeito ser
considerado insignificante.
O monitoramento realizado no entorno das edificações mostrou a
turbulência do movimento do ar, pois a direção das fitas se apresentou incoerente
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
88
para um mesmo instante. De acordo com Maia et al (2003), quaisquer elementos,
relevos ou saliências, que se colocam no caminho do vento, podem alterar sua
circulação.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
89
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A ventilação natural é uma estratégia bioclimática de grande
importância para a obtenção do conforto térmico, sendo de extrema relevância sua
caracterização para a região, para que o movimento do ar seja aplicado
adequadamente ao clima local, proporcionando assim um melhor aproveitamento de
suas potencialidades.
De acordo com os dados coletados para este trabalho, através de
monitoramento, pode-se concluir que a direção externa do movimento do ar
predominante para o monitoramento em todos os protótipos foi a leste, enquanto a
direção interna predominante do movimento do ar apresentou-se diferente em todos
os protótipos e nenhum acompanhou a direção do fluxo externo do ar, ou seja, em
nenhum caso a direção predominante do movimento do ar no interior dos protótipos
foi a leste.
Pode-se observar que o monitoramento de dados reais difere dos
casos simulados observados na revisão bibliográfica, pois o comportamento real
observado mostra variações constantes na direção do movimento do ar, uma vez
que não há a possibilidade de controlar as variáveis envolvidas. Constata-se neste
trabalho a dificuldade de parametrizar a ventilação natural em edificações.
Em relação à velocidade do movimento do ar, conclui-se que não há
uma relação entre as velocidades externas e internas dos protótipos em um mesmo
instante de monitoramento, sendo a correlação linear aproximada de 7% para o
protótipo A, 6% para o protótipo B e 13% para o protótipo C.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
90
Pode-se afirmar, em relação às médias globais internas e externas
da velocidade do movimento do ar nos protótipos, que a velocidade média interna
cai aproximadamente 50% em relação à velocidade média externa.
Considerando-se o monitoramento realizado no entorno das
edificações constata-se que existe uma grande turbulência do movimento do ar, pois
observando-se as fitas fixadas nos caibros em um mesmo instante, pode-se afirmar
que as direções apresentam uma grande diversidade entre si. Com base neste
dado, pode-se afirmar que não basta verificar apenas a direção predominante do
vento para a implantação de uma edificação, para que esta seja atendida
satisfatoriamente quanto à ventilação.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
91
7. SUGESTÃO PARA TRABALHOS FUTUROS
- Análise do comportamento do fluxo de ar no período noturno
através de monitoramento para a verificação do comportamento do movimento do ar
neste período na região de Londrina.
- Monitoramento das três edificações em um mesmo instante de
tempo para uma melhor análise do real comportamento do movimento do ar no
exterior e interior das mesmas.
- Uso do recurso da nuvem de fumaça colorida para um estudo do
comportamento do movimento de ar no interior das edificações estudadas neste
trabalho.
- Monitoramento dos protótipos em um período maior de tempo
(coleta de dados anual), para uma melhor contribuição para a caracterização do
comportamento do movimento do ar no exterior e interior dos mesmos.
- Comparar os dados coletados neste estudo de caso de
monitoramento utilizando uma ferramenta computacional (simulação).
- Fazer um estudo do comportamento do movimento do ar para
estes protótipos através do uso do túnel de vento.
CARACTERIZAÇÃO DA VENTILAÇÃO NATURAL EM PROTÓTIPOS HABITACIONAIS
A PARTIR DE LEVANTAMENTO DE DADOS REAIS
92
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXOS
INSTITUTO AGRONOMICO DO PARANA - IAPARESTACAO: LONDRINA / CODIGO: 02351003 / LAT: 23.22 S / LONG: 51.10 W / ALT: 585 M / INICIO: 1977
RESUMOS ANUAIS DO ANEMOGRAFO - JANEIROKM MEDIA PICO MAX
ANO ACUMUL M/S DIR M/S N NE E SE S SO O NO V1977 6895,5 2,6 NE 25,3 60 160 202 138 37 29 45 57 131978 7577,2 2,8 W 19,3 42 98 193 145 32 20 56 36 1221979 8607,5 3,2 S 17,8 27 58 350 227 34 12 19 12 51980 7004,0 2,6 SW 16,7 33 148 197 186 27 32 49 63 81981 6561,5 2,4 W 20,5 46 183 265 117 15 37 28 48 41982 7762,7 2,9 S 15,3 30 182 373 101 12 10 16 3 41983 6280,4 2,3 SW 27,7 38 178 196 87 11 52 96 49 81984 6478,5 2,4 W 16,7 91 96 123 61 47 85 123 106 41985 7463,0 2,8 E 14,8 33 78 408 114 23 53 28 7 01986 6308,5 2,4 SE 20,5 88 186 168 84 42 63 42 37 121987 5926,5 2,2 SE 25,6 58 178 119 82 83 86 52 80 11988 5951,0 2,2 NW 19,4 45 162 156 86 45 117 73 50 51989 6778,5 2,5 NW 17,2 71 172 145 111 31 61 45 87 101990 6134,0 2,3 NW 15,6 60 166 127 90 26 43 70 132 171991 6703,0 2,5 SE 33,3 49 169 241 74 27 49 55 55 131992 6460,5 2,4 S 13,0 38 149 203 89 36 63 111 39 101993 5768,0 2,2 SW 18,1 61 141 106 96 27 127 108 59 121994 6576,0 2,5 NW 19,4 50 160 221 81 24 50 91 59 61995 5518,0 2,1 NE 19,3 79 215 80 52 21 101 104 62 161996 5572,0 2,1 W 32,5 81 166 123 77 9 54 76 114 81997 7401,5 2,8 N/SE 15,0 61 245 192 112 19 31 30 49 31998 5602,0 2,1 NW 22,9 63 131 173 95 44 75 88 46 111999 5266,0 2,0 NW 18,4 19 143 177 147 24 64 89 53 142000 5908,0 2,2 W 23,2 47 115 249 103 32 46 92 28 112001 5743,0 2,1 W 21,0 75 130 215 100 39 51 89 29 92002 6205,0 2,3 SW 21,1 60 89 206 92 36 59 121 66 32003 5905,0 2,2 S 18,4 52 170 201 105 49 41 76 39 52004 7259,0 2,7 SE 14,9 19 156 309 142 21 37 36 16 3TOT 181615,8 1476 4224 5718 2994 873 1548 1908 1481 337
PICO MAX 53 151 204 107 31 55 68 53 12JAN 6486,3 2,4 SE 33,3 7,1 20,3 27,4 14,4 4,2 7,4 9,2 7,1 1,6
N.DE HORAS NAS DIRECOES
ANEXO 1
C3001113298022551113126721436218142171265
273101,3
DataHorário Janela da Porta da Vão da Porta da Janela da
Cozinha Cozinha Cozinha Entrada Entrada
Leitor
DataHorário Janela Porta do Janela Porta
do Hall Banho Inst. Sanit. Inst. Sanit.
Leitor
DataHorário Janela Porta Dorm. Vão do
Dorm. Oeste Oeste Hall
Leitor
PLANILHA DE MONITORAMENTO 3
Blocos Cerâmicos
PLANILHA DE MONITORAMENTO 2
Blocos Cerâmicos
PLANILHA DE MONITORAMENTO 1
Blocos Cerâmicos
ANEXO 5