Como aproveitar os ventos no seu projeto? 
 

Há muitos modos de esculpir uma edificação de acordo com a paisagem e os ventos: 

• Aproveite a paisagem para proteger a edificação. O simples recurso de esconder uma edificação atrás de um elemento geográfico é muito eficiente. Tenha em mente, no entanto, que se os ventos forem necessários para esfriar a edificação, posicioná-la atrás de um relevo da paisagem talvez impeça o aproveitamento das brisas. Em alguns casos, use a terraplenagem para garantir que os ventos refrescantes sejam direcionados para as casas e os ventos quentes sejam desviados pelos acidentes geográficos. 
• Divida os ventos. Um simples mastro de bandeira a 20m de distância de um prédio, posicionado na direção do vento dominante, pode dividir o vento verticalmente antes que ele chegue à edifica- ção e diminuir consideravelmente seu impacto na estrutura. Um alpendre aberto foi recentemen- te construído na frente da casa da ilha Saint Maarten, tendo pilares que dividem os ventos antes que estes atinjam a edificação. O vento pode ser cortado verticalmente para ter sua velocidade e turbulência reduzidas na fachada da edificação; nas torres de vento do deserto do Irã veja, o vento é cuidadosamente dividido horizontalmente para que parte seja lançada sobre o topo de uma torre e impulsione um pouco do ar para baixo por dentro do coletor de vento. Na parte inferior da entrada de ar, o vento é de novo cuidadosamente dividido para que seja impelido para baixo, junto à parede da torre. 
• Tenha cuidado com a forma da cobertura. Em geral, é essa pressão negativa que arranca as coberturas
• Controle o impacto da pressão dos ventos sobre as fachadas empregando elementos como bal- cões. O uso de elementos nas fachadas das edificações causará o aumento ou a diminuição da pressão em diferentes alturas da fachada 
• Use a vegetação como barreira de proteção contra os ventos

 

A Necessidade de se ventilar uma edificação

Para cada cômodo de uma casa, você deveria se perguntar: por que a ventilação é necessária nesse local? Três razões possíveis são: 

1. para o fornecimento de ar fresco; 
2. para a ventilação direta esfriar ou aquecer por convecção os usuários do espaço; 
3. para a ventilação indireta esfriar ou aquecer a estrutura de uma edificação, melhorando indiretamente o conforto do usuário, e para aproveitar a “energia gratuita” de modo mais eficiente. Dessa forma, o calor solar diurno pode ser armazenado na estrutura e liberado à noite, ou o frescor da noite pode ser armazenado para refrescar as pessoas que estão no interior durante o dia.

 

Ventilação direta de conforto 

O prazer térmico e o conforto percebidos por um usuário fazem uma ótima casa (Herschong, 1979). 

As questões de conforto certamente devem ditar a maneira de ventilar uma edificação. Se você recordar os momentos de conforto absoluto dentro de uma casa, a sensação provavelmente estará associada, no inverno, com estar próximo a uma aconchegante fonte de calor radiante, como uma lareira, e, no verão, com uma refrescante brisa. Sue Roaf lembra uma noite de verão em Bagdá, saindo para uma varanda recém umedecida, por volta das 19h, com uma bebida gelada, vestindo um leve vestido de algodão, sentada, conversando, gozando da suave brisa e pensando: 

“Isso é que é vida boa!”. 

Só quando olhou para o termômetro se deu conta de que a temperatura estava em 42°C! Naquele dia, a temperatura havia alcançado quase 50°C. 

As pessoas se aclimatam às temperaturas dos ambientes. O quanto elas se sentem aquecidas ou com frio depende de como a temperatura esteve nos últimos três ou quatro dias. Elas podem levar de duas a três semanas para se adaptarem a um clima completamente novo. 

Quando está muito quente ou muito frio, as pessoas reagem de alguma forma. Às vezes, elas vestem ou despem alguma roupa, mudam de lugar no recinto ou se deslocam para outro ambiente. Também podem abrir uma janela, fechar uma porta ou tomar uma bebida quente ou fria. Em situações extremas, podem mudar de edificação ou até mesmo ir para outra região, que tenha um clima mais agradável. Elas se adaptam às circunstâncias. Apenas em situações muito extremas as pessoas vêm a falecer de calor ou de frio. 

Uma das principais estratégias adotadas para se adaptar a uma edificação, de modo a melhorar o clima interno é abrir uma janela, permitindo o ingresso de ar quente ou fresco; outra estratégia é ir dormir. O projeto de edificações passivas é ditado pelo relacionamento entre as temperaturas interna e externa do ar. Adoatremos aqui a equação simples baseada no estudo de Michael Humphereys, que diz em sua equação simples, mas eficiente, a grosso modo, às temperaturas às quais as pessoas adaptadas ao clima local sentem-se confortáveis: 

TC = 0,53 (Tmédia) + 13,8 

onde 

Tmédia = (Tmáx + Tmín)/2 

e é a temperatura externa mensal média; 

TC é a temperatura de conforto; 

Tmáx é a temperatura externa diária média mensal máxima; 

e Tmín é a temperatura externa diária média mensal mínima. 

Tmín e Tmáx são dados geralmente disponibilizados pelas agências meteorológicas. 

 

Essa equação, na verdade, aplica-se a condições de verão em edificações não climatizadas mecanicamente (sem ar-condicionado), mas também dá uma ideia geral das condições de conforto exigidas para interiores por populações adaptadas ao local. Quando a temperatura de conforto fica entre a Tmáx e a Tmín em uma edificação passiva bem projetada com boa inércia térmica e sem excesso de ganhos solares, em geral é possível abrir as janelas para um resfriamento de conforto, se a Tmáx não for superior a 35°C. 

A calefação para conforto obtida com a brisa que entra por uma janela pode ser atingida em uma boa edificação passiva quando a Tmáx for superior a 22°C e a Tmín for superior a 15°C. 

Em regiões temperadas ou com climas mais quentes, uma edificação passiva bem projetada consegue evitar os ganhos solares diretos (ou o excesso de ganho indireto refletido pelos pisos e prédios adjacentes) no verão. Se for necessário reduzir as temperaturas de pico no verão ou apenas retardá-las para o mesmo dia, então será necessária uma massa térmica maior. Isso mostra o efeito do movimento do ar sobre a probabilidade de se estar confortável. Com o movimento do ar, quase 100% das pessoas se sentem confortáveis a uma temperatura de 30°C e cerca de 80%, a 35°C (isso só vale para as pessoas adaptadas ao clima local. Você não pode levar esquimós para o Saara e esperar que eles fiquem felizes com temperaturas tão elevadas).

O resfriamento por convecção só funciona quando a temperatura do ar fica abaixo da temperatura da pele, e a temperatura máxima média da pele está em cerca de 35 °C. Na verdade, sob temperaturas acima de 32°C, o corpo começa a perder mais calor com o resfriamento por evaporação, quando a umidade da pele é removida pelo ar que passa por ela. À medida que essa umidade evapora, ela esfria a pele, uma vez que o processo de evaporação da água exige calor e o retira da pele e do ar circundante. É por isso que os climas mais difíceis de esfriar são aqueles muito úmidos e quentes, nos quais já há tanta umidade no ar que o único meio de remover mais umidade da pele é aumentar a passagem de ar sobre ela. Os habitantes de Florida Keys que insistem em viver em casas naturalmente ventiladas não conseguem entender as reclamações feitas por seus amigos acostumados ao ar-condicionado quando estes os visitam para o jantar e dizem que tais casas estão muito quentes. A razão é simples: os dois grupos estão aclimatados a temperaturas diferentes. Se o grupo acostumado ao ar-condicionado quisesse perder o hábito de passar a noite inteira a uma temperatura de 21°C, ele teria de elevar gradualmente as temperaturas até o ponto em que as temperaturas interna e externa estivessem iguais. Se o fizessem, poderiam se livrar de um hábito dispendioso para a maior parte do ano. 

Em ondas de calor excessivo, naturalmente os condicionadores de ar poderiam ser religados, mas como os habitantes estariam agora adaptados às temperaturas externas, os aparelhos poderiam funcionar com temperaturas muito mais elevadas e, ainda assim, proporcionar condições de conforto, economizando, portanto, muito dinheiro. 

Um estudo realizado há algum tempo por Terry Williamson e Sue Coldicutt, do Departamento de Arquitetura da Adelaide University, mostrou que as pessoas na cidade de Darwin, na Austrália, geral- mente têm condicionadores de ar em suas casas para serem utilizados na estação úmida e quente. No entanto, os aparelhos eram, devido ao alto custo energético, ligados geralmente só nas ocasiões em que os vizinhos vinham fazer uma visita, como símbolos de status. Se o ar que entra em uma casa for quente demais para ser aproveitado como meio de resfriamento por convecção para as pessoas que estão lá dentro, uma solução possível será o condicionamento passivo do ar antes de seu ingresso na casa. 

Utilize o vento ao seu favor

A compartimentação de uma edificação impede a livre circulação de ar dentro dela e, por isso, desconecta a edificação do clima externo. Isso é um fato em prédios nos quais um grupo de cômodos é ventilado por apenas um lado. Janelas em uma única parede não distribuem de forma homogênea o calor através da edificação. Em grupos de cômodos não interligados, o calor é acumulado de forma desigual no cômodo que recebe sol direto e é excluído do cômodo que não o recebe. Ao contrário, se tais recintos forem conectados por uma porta, por exemplo, o calor poderá ser distribuído mais uniformemente através do prédio, então o recinto exposto ao sol não irá superaquecer, enquanto aquele afastado do sol não terá necessidade de calefação. Entretanto, um problema muito comum que ainda permanece é o colchão de ar quente que se forma junto ao teto de ambos os cômodos. À medida que o ar se aquece, ele sobe para o teto, formando um colchão de calor. Ele geralmente não é removido, porque a pressão que o mantém elevado é maior que a pressão da corrente de ar de ventilação. O problema é que o ar desse colchão, sendo aquecido durante o dia, transfere calor para o teto acima, e este irradia o calor para as pessoas que estão no cômodo. O ar frio noturno, circulando junto ao piso desse espaço, pode não afetar o colchão de ar junto ao teto. Observe que, nesse caso, o isolamento térmico do teto só exacerbará o problema.

Esse caso demonstra a necessidade de examinar de forma global o projeto térmico e de ventilação de uma edificação. Para resolver o problema, a ventilação em apenas um lado deve ser substituída pela ventilação cruzada, com a abertura de uma porta entre os dois recintos. Para remover o colchão de ar quente junto ao teto, a porta deve chegar quase no teto, ou deve haver uma abertura alta pela qual este calor possa fluir para fora durante o dia. Desse modo, o ar vindo do piso resfriado durante a noite fluirá sobre os usuários, aumentando seu conforto. Uma solução alternativa, mas não tão boa, é o emprego de venezianas inclinadas de forma a dirigir o vento para cima, contra o teto, para desfazer e dissipar o colchão de ar quente. Entretanto, o resfriamento noturno não acontecerá se a janela estiver sombreada inadequadamente e se, durante o dia, o piso estiver sendo continuamente aquecido, formando uma fonte de calor radiante e convectivo que deixará os usuários do espaço ainda mais desconfortáveis. 
 

O que é a transferência de calor? Como ocorre?

 

Energia térmica é a fracção da energia interna de um corpo que pode ser transferida devido a uma diferença de temperaturas. Esta fracção é composta pelas formas de energia microscópicas energia sensível e energia latente . Por exemplo, um corpo colocado num meio a uma temperatura diferente da que possui, recebe ou perde energia, aumentando ou diminuindo a sua energia térmica (ou interna, armazenada). Esta energia térmica transferida “para o” ou “do” corpo é vulgarmente designada por “Calor” e o processo é designado por Transferência de Calor.

Não ocorrendo mudança de estado físico, a variação de energia interna sofrida por um corpo, de massa m, é igual ao calor transferido (Q) e pode ser estimada pela variação de temperatura ocorrida (ΔT), conhecido o seu calor específico, cP, como transcrito de uma forma simplista pela eq. 1 (1).

Q = m * cP * ΔT (1)

Havendo mudança de estado, a temperatura mantém-se constante, por exemplo na evaporação de uma massa m de um líquido, e o calor associado é calculado com recurso à eq. 2, onde ΔHvap é a entalpia específica de vaporização (obtida por subtração da entalpia do líquido à entalpia do gás).

Q = m * ΔHvap(2)

Existindo regiões no espaço a diferentes temperaturas (sendo esta diferença a driving-force, a causa, ou a força-motriz), ocorrerá transferência de calor no sentido das zonas onde a temperatura é mais baixa. Essa transferência pode ocorrer pelo mecanismo da condução, convecção e/ou radiação dependendo se ela se efectua através de sólidos ou de fluidos, entre sólidos separados por fluidos, entre fluidos separados por uma superfície sólida ou ainda entre superfícies sólidas entre as quais não existe matéria (vácuo absoluto).