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Desempenho Térmico de edificações Aula 3: Arquitetura e Clima
PROFESSOR
Roberto Lamberts
ECV 5161 UFSC FLORIANÓPOLIS
variáveis
estru
tura
clima bioclimatologia introdução
2 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
106
Aula 3: Arquitetura e Clima
+ Definição + escalas climáticas
+ radiação + temperatura + vento + umidade
+ Brasil + normais climatológicas + arquivos climáticos
+ aplicada na arquitetura + carta bioclimática + estratégias bioclimáticas
INTR
OD
UÇ
ÃO
+
O projeto de arquitetura deve atender simultaneamente à eficiência energética e às condições de conforto do usuário
3 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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+ Definição + escalas climáticas
Definição
• A bioclimatologia estuda as relações entre o clima e o ser
humano • Conhecer os dados climáticos de um local permite
identificar os períodos de maior probabilidade de desconforto e, consequentemente, definir as estratégias que devem ser incluídas no projeto para compensar essas condições
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Escalas climáticas
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Para fazer um análise clara e organizado do clima, ele pode ser dividido em três escalas distintas, porém indissociáveis
Aula 3: Arquitetura e Clima
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Intro
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ção – variáveis
– clima
– bio
climato
logia
macroclima mesoclima microclima
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Macroclima: Descreve as características gerais de uma região em termos de sol,
nuvens, temperatura, ventos, umidade e precipitações; porém pode não ser conveniente para descrever as condições do entorno imediato do edifício.
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Intro
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ção – variáveis
– clima
– bio
climato
logia
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Mesoclima: Refere-se a áreas mas pequenas do que as consideradas no macroclima.
Aqui as condições locais de clima são modificadas por variáveis como a vegetação, a topografia, o tipo de solo e a presença de obstáculos naturais ou artificiais.
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
litoral
vales
campo
cidades
florestas
montanhas
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Intro
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ção – variáveis
– clima
– bio
climato
logia
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Microclima: É a escala mais próxima ao nível da edificação, podendo ser concebido e
alterado pelo arquiteto. As particularidades climáticas do local podem representar benefícios ou dificuldades adicionais, que podem não estar sendo consideradas nas escala do macro e meso climáticas
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ção – variáveis
– clima
– bio
climato
logia
VA
RIÁ
VEI
S
+
São quantificadas em estações meteorológicas e descrevem as características gerais de uma região
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+ radiação + temperatura + vento + umidade
Variáveis ambientais conforto
Temp. Rad ½
Temp. do ar
Vel. Ar
Umidade
Variáveis clima
Radiação solar
Temp. do ar
Vento
Umidade
O conhecimento das variáveis climáticas é de fundamental importância
para o projeto de edificações mais adequadas ao conforto dos ocupantes e mais eficientes energeticamente
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Radiação solar: É a principal fonte de energia para o planeta (calor) e constitui uma
importante fonte de luz (conforto visual - evolução olho humano).
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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ção – variáve
is – clim
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ioclim
atolo
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Radiação solar: No movimento de translação, a Terra percorre sua trajetória elíptica
em um plano inclinado de 23°27´ em relação ao plano do equador (localização dos trópicos).
O diferencial de radiação solar recebido por cada hemisfério da terra ao longo do ano, define as estações pelos solstícios e equinócios (posições da terra em relação ao sol).
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Radiação solar: Deve ser dividida em direta e difusa, porque após sua penetração
na atmosfera, a radiação começa a sofrer interferências no seu trajeto em direção à superfície terrestre. A parcela que atinge diretamente a Terra é chamada radiação direta
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Para definir quando tirar partido ou evitar a luz e o calor solar num projeto, deve-se ter como premissas o conforto térmico e visual dos ocupantes e a economia da energia
Aula 3: Arquitetura e Clima
SOL ≠ LUZ
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Radiação solar: uma das ferramentas disponíveis para estudá-la é a carta solar.
Nela são plotados os dois ângulos utilizados para definir a posição do sol na abóbada celeste dependo do período do ano (altitude solar = “ϒ” em relação ao horizonte, azimute = “α” em relação ao norte)
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Radiação solar
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
21 junho – 11:30h Altitude = 40° Azimute = 10°
21 março – 17:15h Altitude = 10° Azimute = 275°
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Radiação solar: A quantidade que chega depende de três fatores: a lei do cosseno,
a dissipação atmosférica e a duração da luz do dia.
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Lei do cosseno: Intensidade de
radiação incidente em uma superfície inclinada é igual à razão entre a intensidade normal e o cosseno do ângulo de incidência.
Radiação incidente em superfície inclinada
= I normal/Cosβ
Menos radiação por
causa da dissipação atmosférica Menor altitude solar
Trajeto mais longo da radiação através da atmosfera
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Radiação solar: nas escalas meso e microclimáticas a radiação solar pode ser
interceptada pelos elementos vegetais e topográficos do local.
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Em locais arborizados a vegetação pode
interceptar entre 60% e 90% da radiação solar, causando uma redução
substancial da temperatura do solo. Isto acontece
porque o vegetal absorve parte da radiação solar para seu metabolismo
(fotossíntese). Além disso o movimento do ar entre as folhas retira grande parte do
calor absorvido do sol.
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Radiação solar: Transferência de calor por radiação nas edificações
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
1. Radiação solar direta (onda curta) 2. Radiação solar difusa (onda curta) 3. Radiação solar refletida pelo solo e
pelo entorno (onda curta) 4. Radiação térmica emitida pelo solo
aquecido e pelo céu (onda longa) 5. Radiação térmica emitida pelo
edifício (onda longa)
Trocas de calor em edificações
Macroclima
Microclima
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Radiação solar: Transferência de calor por radiação nas edificações
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Efeito estufa: Maior transformador da radiação solar em calor no interior de uma edificação.
A radiação solar (onda curta) que entra por uma abertura no edifício incide nos corpos, que se aquecem e emitem radiação de onda longa. O vidro sendo praticamente opaco à radiação de onda longa, não permite que o calor
encontre passagem para o exterior, superaquecendo o ambiente interno (efeito estufa)
Proteção contra a radiação solar direta.
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Temp. do ar: Resulta basicamente dos fluxos das grandes massas de ar e da diferente
recepção da radiação do sol de local para local
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis – Temperaturas médias diárias mensais. Máximas, médias e mínimas ao longo do ano. Fonte: Weather tool do Ecotect.
Aula 3: Arquitetura e Clima
+ do dia e no verão - De noite e no inverno
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24-10 0.0k
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°C W/ m²DAILY CONDITIONS - 1st January (1)
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Temperature
Rel.Humidity
Direct Solar
Diffuse Solar
Wind Speed Cloud Cover
Comfort: Thermal Neutrality
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
-10 0.0k
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°C W/ m²MONTHLY DIURNAL AVERAGES - Florianopolis -TRY,
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Comfort: Thermal Neutrality
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°C W/ m²MONTHLY DIURNAL AVERAGES - Florianopolis -TRY,
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Florianópolis – Temperaturas médias diárias mensais. Fonte: Programa Climate Consultant. Disponivel em: http://www.energy-design-tools.aud.ucla.edu/
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Vento: Diferenças nas temperaturas das massas de ar geram o seu deslocamento da
área de maior pressão (ar mais frio e pesado) para a área de menor pressão (ar quente e leve).
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis – “Rosa dos ventos” Probabilidades de ocorrência de vento (orientação e velocidade)
Velocidade e direção do vento mudam dependendo da rugosidade da superfície, tendo que corrigir os dados obtidos nas estações meteorológicas (10m)
Aula 3: Arquitetura e Clima
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Vento: As condições do vento local podem ser alteradas com a presença de vegetação,
edificações e outros anteparos naturais ou artificiais; pemitindo tirar partido deles para canalizar os ventos desviando-os ou trazendo-os para a edificação
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
De: “Using computational tools to factor wind into architectural environment design”. Qingyan Chen
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Umidade: Resulta da evaporação da água contida nos mares, rios, lagos e na terra,
bem como a evapotranspiração dos vegetais. Locais com alta umidade reduzem a transmissão da radiação solar, pela absorção e redistribuição na atmosfera. Porem, altas umidades relativas dificultam a perda de calor pela evaporação do suor aumentando o desconforto térmico.
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis – Umidade relativa máxima e mínima ao longo do ano
Aula 3: Arquitetura e Clima
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Umidade: O ar a uma certa temperatura pode conter uma determinada quantidade
de água (Maior temperatura = Maior quantidade de água e vice-versa)
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Comportamento da umidade em relação a temperatura
Aula 3: Arquitetura e Clima
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Umidade: Pode ser modificada em escalas mais próximas a edificação na presença de
água ou de vegetação
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“La Alhambra” - Espanha
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CLI
MA
+
O clima brasileiro
divide se em seis
regiões básicas
25 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
106
+ Brasil + normais climatológicas + arquivos climáticos
26 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
• Clima Tropical: Verão quente e chuvoso e inverno quente e seco. Temperaturas médias acima de 20°C e amplitude térmica anual até 7°C. As chuvas oscilam entre 1000 mm/ano e 1500 mm/ano)
• Clima Equatorial: compreende toda a Amazônia e possui
temperaturas médias entre 24°C e 26°C, com amplitude térmica anual de até 3°C. Chuva abundante e bem distribuída (normalmente maior que 2500 mm/ano)
• Clima Semi-árido: região climática mais seca do país,
caracterizada por temperaturas médias muito altas (em torno dos 27°C). Chuvas escassas (menos que 800 mm/ano) e amplitude térmica anual por volta de 5°C.
• Clima Subtropical: Temperaturas médias situadas normalmente abaixo dos 20°C e amplitude anual varia de 9°C a 13°C. Chuvas fartas e bem distribuidas (entre 1500 mm/ano e 2000 mm/ano). Inverno rigoroso nas áreas mais elevadas, onde pode ocorrer neve
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– clima
– bio
climato
logia
27 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
• Clima Tropical de altitude: Temperaturas médias situadas na faixa de 18°C a 22°C. No verão, chuvas mais intensas (entre 1000 mm/ano e 1800 mm/ano) e no inverno pode gear devido às massas frias que se originam da massa polar atlântica. Estende-se entre o norte do Paraná e o sul do Mato Grosso do Sul, nas regiões mais altas do planalto atlântico.
• Clima Atlântico: Característico das regiões litorâneas do
Brasil, temperaturas médias variam entre 18°C e 26°C, chuvas abundantes (1200 mm/ano), concentrando-se no verão para as regiões mais ao sul e no inverno e outono para as regiões de latitudes mais baixas (próximas ao equador). Amplitude térmica varia de região para região. Mais ao norte, a semelhança entre as estações de inverno e de verão (diferenciadas apenas pela presença da chuva, mais constante no inverno) resulta em baixas amplitudes térmicas ao longo do ano. Conforme a latitude aumenta, cresce também a amplitude térmica anual, diferenciando bem as estações
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– clima
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Normais climatológicas • São séries de dados, medidos em estações climáticas, padronizados pela
Organização Meteorológica Mundial calculadas para períodos de 30 a 30 anos, obtidas a partir de valores médios e extremos mensais de temperatura, umidade, precipitação, nebulosidade, horas de sol, entre outros
• Períodos de medições padronizadas já concluídos no Brasil são os e 1901 a 1930, 1931 a 1960 e de 1961 a 1990.
• Estão disponíveis para centenas de cidades brasileiras • Quando não se dispõe de dados mais precisos, estas são utilizadas frequentemente
para a análise climática do local do projeto.
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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– clima
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Arquivos climáticos • Dados horários medidos em estações meteorológicas Principais tipos utilizados pelos programas de
simulação computacional são o Test Reference Year (TRY), Typical Meteorological Year (TMY), Solar and Wind Energy Resource Assessment (SWERA) e INMET (dados medidos nas estações automáticas do INMET, com extensão .epw)
• TRY: representa um ano de dados médios para um local específico, sem extremos de temperatura, disponíveis no Brasil foram determinados sobre um período de 10 anos de medições, apenas para 14 capitais
• TMY: também representa um ano climático sem extremos de temperatura, é gerado pela compilação de meses sem extremos de temperatura, a partir de uma série de dados anuais disponíveis
• Projeto SWERA,juntamente com o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e o LABSOLAR/UFSC, disponibilizam arquivos climáticos com extensão TMY para 20 cidades brasileiras, o Departamento de Energia dos Estados Unidos (DOE) converteu estes arquivos para a extensão .epw para o uso no programa EnergyPlus
• Arquivos da base de dados do INMET: 411 arquivos climáticos de municípios brasileiros, elaborado peloProf.Roriz
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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– clima
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30 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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• A variabilidade do tempo meteorológico de dia para dia • Resposta térmica da edificação esta muitas vezes ligada ao dia anterior
Dias típicos de verão ou inverno, ou temperaturas de projeto
Ano climático de referência (TRY Test Reference Year)
Avaliação do desempenho energético de um edifício
Fornece a possibilidade de simulação horária do consumo de energia durante um ano, permitindo a avaliação do custo-benefício de opções mais eficientes
Base de dados mais precisa para análise da adequação da edificação ao clima do local
Não permitem avaliar o desempenho energético devido:
Arquivos climáticos In
trod
ução –
variáveis – clim
a– b
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31 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis: Temperatura
Temperatura de bulbo seco máxima = 36°C em Janeiro 8 Temperatura de bulbo seco mínima = 2°C em Agosto 6
Aula 3: Arquitetura e Clima
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32 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis: Temperatura e Radiação
Aula 3: Arquitetura e Clima
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33 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis: Vento
Aula 3: Arquitetura e Clima
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34 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Florianópolis: Umidade
Aula 3: Arquitetura e Clima
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– clima
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BIO
CLI
MA
TOLO
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+ Projeto bioclimático: Adequação da arquitetura ao clima local visando atingir um desempenho térmico adequado
35 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Bioclimatologia aplicada à arquitetura: obter um ambiente
interior com determinadas condições de conforto para os usuários através de estratégias passivas de aquecimento, de resfriamento e de iluminação natural
Aula 3: Arquitetura e Clima
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+ aplicada na arquitetura + carta bioclimática + estratégias bioclimáticas
36 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Carta bioclimática de Olgyay: propõe estratégias de adaptação
ao clima baseada nas condições externas In
trod
ução – variáveis
– clima
– b
ioclim
atolo
gia
37 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Carta bioclimática utilizada no Brasil: baseada na carta de
Giovoni, adaptada sobre a carta psicrométrica e baseada em estudos posteriores adequando para países em desenvolvimento
Intro
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a–
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38 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
V Ventilação
RE Resfriamento Evaporativo
MR Massa Térmica para Resfriamento
U Umidificação
V/MR Ventilação / Massa térmica para
Resfriamento
V/MR/RE Ventilação / Massa térmica para
Resfriamento / Resfriamento Evaporativo
MR/RE Massa térmica para Resfriamento
/ Resfriamento Evaporativo
Estratégias para calor Estratégias para frio
MA/AS Massa térmica para
aquecimento / Aquecimento Solar
AS Aquecimento Solar
Estratégias bioclimáticas
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Aula 3: Arquitetura e Clima
39 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Zona de conforto térmico
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Aula 3: Arquitetura e Clima
40 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Estratégias bioclimáticas Zonas de condicionamento de ar com isolamento térmico
Intro
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41 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Zonas de condicionamento de ar para o calor
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Aula 3: Arquitetura e Clima
42 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Zonas de condicionamento de ar para o calor
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Aula 3: Arquitetura e Clima
43 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Zonas de condicionamento de ar para o frio
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Aquecimento de ambiente e água
44 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Zonas de condicionamento de ar para o frio
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Aquecimento Rua Aquecimento de água
45 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Zonas de condicionamento de ar para o frio
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Aula 3: Arquitetura e Clima
46 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
Intro
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Várias estratégias de ventilação natural numa mesma edificação. (GHIAUS, ROULET 2005, p.146) 47 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
48 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Ventilação cruzada
A ventilação garante que o ar externo penetre no ambiente interno, renovando o ar ao supri-lo de oxigênio e ao reduzir a concentração de gás carbônico. Aproxima as condições de temperatura e umidade internos das condições do ambiente exterior, e atua diretamente no conforto térmico do usuário ao passar pelo seu corpo.
49 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Venezianas
Cobertura
Para haver ventilação, é
necessário que o ar
presente no ambiente
saia para dar lugar ao
novo. A ventilação
cruzada implica na
renovação do ar por todo
o volume possível,
fazendo com que ele
atravesse o ambiente ao
entrar e sair por
aberturas opostas. O
fluxo de ar ocorre pela
incidência do vento e é
influenciado pela posição
das aberturas, pelas suas
dimensões, pelo tipo de
esquadrias e pelas
obstruções ao longo do percurso. 50
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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climato
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Através da edificação
A ventilação cruzada não se resume ao fluxo de ar por um somente um ambiente, podendo ser realizada através de mais ambientes, passando por portas e vãos.
51 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Sheds
52 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Efeito chaminé
O efeito chaminé é viabilizado
pela diferença de pressão
entre o ambiente externo e
interno que são conseqüência
das diferenças de temperatura
entre estes meios. Os
ambientes internos ganham
calor devido às atividades ali
realizadas (ocupação,
iluminação equipamentos,
dispositivos de aquecimento
artificial). O ar aquecido torna-
se menos denso e este sobre,
“puxando” ar frio que penetra,
geralmente por frestas e
pequenas aberturas.
53 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
106
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Efeito chaminé
54 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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climato
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Peitoril ventilado
O peitoril ventilado é uma solução para proporcionar a
ventilação, em geral facilitando a ventilação cruzada,
quando se deseja separar as funções de iluminação
(janelas) das de ventilação (peitoril ventilado). Esta
separação permite que as janelas recebam proteções
solares que podem obstruir o vento reduzindo sua
velocidade, ou que possam permanecer fechadas em
momentos de chuva enquanto a ventilação permanece
disponível. Sua localização abaixo da janela também
facilita o efeito chaminé, como já citado. Sua forma e a
inclinação de suas aletas afetam a direção e a
intensidade do fluxo. Assim, deve-se avaliar a melhor
solução referente à proteção contra chuvas (inclinado
ou vertical), inclinação das aletas e se há extensão do
peitoril internamente para direcionar o fluxo de ar.
Como exemplo, é interessante que o peitoril ventilado
seja operável para permitir o seu fechamento quando as ventilação não é desejada. 55
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figuras 01 / 02 - Peitoril ventilado em edifício de pesquisa da UFAL, Maceió, AL
56 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Peitoril ventilado
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Redutor de velocidade
Redutores de velocidade do vento são recomendados quando a ventilação é desejada mas o vento no local apresenta maior intensidade que o desejado para proporcionar conforto e renovar o ar dos ambiente internos. São localizados em uma orientação específica visando uma direção predominante de ventos de elevada intensidade. Os redutores podem ser vazados ou podem ser barreiras dispostas ao longo do entorno do edifício a fim de proporcionar uma rugosidade que desacelera, desvia e/ou reduz o vento incidente. Estas barreiras podem ser utilizadas para fins combinados, como vegetação de arbustos ou árvores em jardins e bancos para os usuários. Podem também ser barreiras em vidro quando se deseja manter a vista para um ponto ou direção específica.
57 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura – Redutores de velocidade do vento no entorno do edifício Fonte: http://www.eletrosul.gov.br/casaeficiente/br/home/index.php
REDUTOR DE VELOCIDADE
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Ventilação
59 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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60 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Resfriamento evaporativo direto
O resfriamento evaporativo direto consiste em umidificar diretamente o ar a fim de reduzir a temperatura do ar para a troca de fase a água no estado líquido para o estado gasoso, ou para vapor de água. Pode ser realizado através de fontes de água como cascatas, espelhos d’água ou até pela vegetação. Quando estes são instalados próximos às aberturas do edifício, o ar ou vento passam por eles levando o ar úmido e fresco para dentro dos ambientes. 61 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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62 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura – Centro Comercial Unicentro, Cali – Colômbia
O resfriamento evaporativo direto pode também ser realizado por microasperção da água diretamente no ar. Para tanto, deve-se verificar se o clima do local comporta esta estratégia, visto que é eficaz em regiões de clima seco que favorece a evaporação da água. A microasperção em especial é uma estratégia recomendada para ambientes externos e deve-se tomar cuidados extras quando aplicada em ambientes internos, como altura de instalação dos microaspersores.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Sevilha, Expo 92
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Resfriamento evaporativo indireto
O resfriamento evaporativo indireto consiste em resfriar um componente ou superfície do edifício usando a água para reduzir a temperatura do componente ao trocar de fase líquida para gasosa. É comum em espelhos d’água sobre lajes na cobertura, ou cortinas de água sobre coberturas e fachadas, sejam em vidros ou materiais opacos. O movimento da água em estado líquido sobre o componente facilita as trocas com o ar e, portanto, facilita a evaporação e o conseqüente resfriamento do componente. Este, uma vez resfriado, irá retirar calor do ambiente interno, reduzindo a temperatura do ar interior.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura– Espelho dágua na cobertura, Casa em Aldeia da Serra, SP, MMBB Arquitetos Fonte: www.vitruvius.com.br 66
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Pavilhão de Sevilha
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Resfriamento Evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
68 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Massa térmica para resfriamento
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69 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Massa térmica para resfriamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
A massa térmica, ou material com elevada inércia térmica é uma estratégia de resfriamento quando usada sem nenhuma fonte adicional de calor. Caracteriza-se por ter elevada capacidade térmica, ou seja, elevado poder de armazenamento de calor, o que é possível pela natureza de seu material (is) e pela sua espessura. Paredes de elevada massa térmica devem ser grossas e, como não têm fonte de calor (como o sol) sobre elas, mantêm-se mais frias que o ar.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Massa térmica para resfriamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Academia de Ciências da California, Renzo Piano Fonte: www.calacademy.org
Também apresenta elevado desempenho no resfriamento devido à evapotranspiração das plantas que retiram parte da energia do sol para realizar seus processos biológicos de fotossíntese e transpiração. Sem a vegetação, esta energia solar seria usada para aquecer o ar externo, principalmente se a cobertura for escura ,e para aquecer o ar interno, principalmente se a cobertura não tiver isolamento.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Massa térmica para resfriamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Tetos-jardim, ou coberturas ajardinadas, ou ainda coberturas verdes são alguns nomes dados para esta cobertura que apresenta uma camada inferior de brita sobre a laje, uma camada de terra e uma camada da cobertura vegetal. Costuma apresentar elevada inércia térmica pela sua espessura e materiais, ao combinar a laje, a brita e a terra para o plantio.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Massa térmica para resfriamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
73 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Cartagena, Colômbia Perú
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Massa térmica para resfriamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
74 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor
A Ventilação/ Massa térmica para resfriamento B Massa térmica para resfriamento/ Resfriamento evaporativo C Ventilação/ Massa térmica para resfriamento/ Resfriamento evaporativo
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Aula 3: Arquitetura e Clima
75 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Umidificação
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76 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Brisbane, Australia Brasilia
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Umidificação
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77 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Paris
Uso de vegetação na fachada
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Umidificação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
78 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“Water Temple - Shingonshu Honpukuji” – Awaji Island, Japão “Casa Cluny’ – Singapura, Malásia
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: Umidificação
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Aula 3: Arquitetura e Clima
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79 Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Brises têxteis/telas solares
Diversos tipos de proteções solares para sombreamento das aberturas no interior das edificações estão sendo desenvolvidos, sendo as principais funções deles filtrar o ganho solar, proteger do ofuscamento, proteger contra raios UV e permitir a entrada de luz natural. Proteções solares internas podem ser usados para aberturas nas paredes ou nas aberturas zenitais e podem ser encontrados diversos níveis de sombreamento desejáveis especialmente desenhados para cada fachada em que se encontra a abertura. Proteções solares externos podem ter diversos formatos, a tecnologia evolui no sentido da sua maior resistência às mudanças climáticas e são geralmente motorizados.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura - brise têxtil. Fonte:www.hunterdouglascontract.com 81 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura: Brise horizontal Fonte: www.hunterdouglascontract.com
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Muxarabi/gelosias
Gelosias são fechamentos vazados formados por treliças de ripas finas, geralmente de madeira, através das quais a ventilação é permeável enquanto proporciona privacidade para dentro do ambiente. De acordo com as dimensões dos seus vãos e das suas cores, também proporcionam maior ou menor níveis de iluminação. O muxarabi refere-se à gelosia cercando um pequeno balcão, bastante comum na arquitetura islâmica que se enraizou na arquitetura mediterrânea espanhola, chegando até a arquitetura colonial brasileira. Em geral, confunde-se muxarabi com gelosia, chamando o segundo pelo nome do primeiro.
83 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura– Gelosias. Fonte: www.greendecor.net 84 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Fachadas ventiladas Fachadas ventiladas ou duplas fachadas são bastante usadas na Europa por fornecer níveis altos de conforto térmico. As fachadas duplas podem ser criadas em diversos materiais e o principio é a criação de um espaço intermediário entre o exterior e o interior da edificação que ao ser ventilado e não ter radiação solar direta reduz o ganho térmico na edificação. Fachadas ventiladas apresentam vidro duplo e circulação de ar no meio. O vidro externo geralmente é simples enquanto o vidro interno é geralmente duplo. Podem ser instaladas venezianas internas no meio que sejam recolhidas de forma manual ou automática. No verão os vidros externos devem ser aberto e, no inverno, deve permanecer fechados.
São possíveis diversas variações na fachada e geralmente incorporam um sistema de sombreamento para controle da luz e do calor. Fonte: www.arcstructures.com 85
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Figura – FACHADAS VENTILADAS. Encaixes na peça extrudada facilitam a montagem. O espaço entre os dois paramentos funciona como uma câmara de circulação e renovação de ar. Fonte:www.revistatechne.com.br 86
Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
87 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Amazonas “Colegio Bureche” – Santa Marta, Colômbia http://www.juanmanuelpelaez.com/
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
88 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“Casa de Huéspedes Ilustres” – Cartagena, Colômbia http://obra.fundacionrogeliosalmona.org/
Coluni UFV São Paolo
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
89 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“UPB Bloque de Ingeniería” – Medellín, Colômbia http://www.alejandrorestrepomontoya.com/
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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90 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“Edificio Copan” – Sao Paolo Brisbane, Australia
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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91 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
China
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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92 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Seattle, USA
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
93 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Centro Cultural “Jean Marie Tjibaou” - Nouméa, Nova Caledônia. Arq. Renzo Piano
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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Aula 3: Arquitetura e Clima
94 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Montreal Veneziana ajustável
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o calor: sombreamento
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95 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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Figura– Parede Trombe, Inglaterra Foto: Solange Goulart
A estratégia exige a combinação destes elementos: incidência solar dentro dos ambientes, vidros para o sol penetrar e para impedir o calor de sair e superfícies com massa para armazenar a energia do sol e transformá-la em calor. Vê-se um exemplo através de uma parede Trombe, que é uma parede com elevada massa térmica combinada a uma camada de vidro na sua face exterior.
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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Parede trombe
97 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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98 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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99 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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Aula 3: Arquitetura e Clima
100 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
NREL Laboratory
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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101 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Massa térmica com aquecimento solar
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Aula 3: Arquitetura e Clima
102 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima
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Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Aquecimento solar
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103 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
O sol é usado em locais e países de climas frios como estratégia de aquecimento passivo. O sol em si não aquece o ar, mas aquece outros componentes que, após receber energia do sol (ondas curtas), as transforma em calor por ondas longas que aquece o ar. O vidro é transparente a estas ondas curtas mas, quando esta radiação atinge um componente opaco e é transformada em calor, o vidro retém este calor (ondas longas) dentro do ambiente.
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Aquecimento solar
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Aula 3: Arquitetura e Clima
Argentina
104 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Aquecimento solar
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Aula 3: Arquitetura e Clima
105 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
Fachada sul – Colorado, USA Solar decathlon University of Michigan
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Aquecimento solar
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Aula 3: Arquitetura e Clima
106 Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts
“Casa Horas Claras ” – El Retiro, Colômbia http://www.juanmanuelpelaez.com
Estratégias bioclimáticas Estratégias para o frio: Aquecimento solar
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Aula 3: Arquitetura e Clima