COMPORTAMENTO TRMICO DO CORPO HUMANO CONFORTO TRMICO na

COMPORTAMENTO TÉRMICO DO CORPO HUMANO CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e Urbanismo Formulado com a ajuda de imagens e textos do livro “Eficiência energética na arquitetura”. Prof. MS António Manuel C P Fernandes 2019. 1

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

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

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO As formas de troca de calor estão “Na figura abaixo observa-se sendo estudadas na revisão de que estas trocas podem ocorrer termologia: precisamos distinguir por condução, convecção, com clareza cada uma das formas radiação e evaporação. ” de troca de calor, caso contrário Prof. MS Antonio Manuel Fernandes poderemos tomar decisões equivocadas e projetar soluções incorretas desperdiçando recursos e sacrificando o conforto e a sustentabilidade. As três, condução, convecção, radiação já foram vistas. Espera-se que todos estejam “afiados” nisso. Ainda vamos rever e reforçar o processo de perda de calor por evaporação: o resfriamento evaporativo. CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

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

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Prof. MS Antonio Manuel Fernandes NO O I FR “Na presença do frio, os mecanismos termoreguladores são ativados com o objetivo de evitar perdas térmicas do corpo ou aumentar a produção interna de calor. ” O mecanismo mais importante é a vasoconstrição da epiderme, isto é, ocorre a redução da circulação sanguínea nos vasos mais próximos à pele tornando-a um excelente isolante térmico e, com isso, diminuindo a perda de calor do organismo. A pele se esfria aproximando sua temperatura do meio exterior reduzindo as perdas de calor por convecção com o ar e por radiação com os elementos do entorno. Outros mecanismos são: o arrepio (reduzindo mais as perdas por convecção com o ar) e o tiritar (tremor dos músculos obrigando a um aumento compulsório do metabolismo). CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

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

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO S I TA N E I Prof. MS Antonio Manuel Fernandes B M A VARIÁVEIS DE CONFORTO TÉRMICO “Do meio se pode extrair os valores da temperatura do ar, temperatura radiante, umidade relativa e velocidade do ar, através de instrumentos como o termômetro de bulbo seco, o termômetro de globo, o psicrômetro giratório e o anemômetro. ” A resposta humana ao ambiente térmico depende da temperatura do ar, da velocidade do ar, da umidade relativa do ar e da temperatura radiante do entorno: o corpo humano, na sua avaliação de conforto ou desconforto, integra, simultânea e instantaneamente, as quatro variáveis acima descritas e dá seu veredito: ou sente frio, ou sente calor, ou está confortável! CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

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

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Prof. MS Antonio Manuel Fernandes A “A resistência térmica da roupa também é de T grande importância na sensação de conforto EN M I térmico do homem. Esta variável é medida em clo: T S do inglês clothing. ” VE A permeabilidade da roupa interfere na passagem do vapor d’água e a sua cor na absorção da radiação, portanto, mais escuras no frio e mais claras no calor! A pele troca calor com a roupa por condução, convecção e radiação. Quanto maior a resistência térmica da roupa – mais roupa, portanto, ou mais grossa, menos calor passa por ela: daí chama-se de roupa ”quente” para o frio e em climas quentes e amenos de roupa leve. CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Prof. MS Antonio Manuel Fernandes “Fanger derivou uma equação geral de conforto O I para calcular a combinação das variáveis ambientais D É M (. . . ) atividade física e vestimenta. (. . . ) O voto médio O O T T I predito consiste em um valor numérico que traduz VO ED a sensibilidade humana ao frio e ao calor. O PMV PR para conforto térmico é zero, para o frio é negativo e para o calor é positivo” O PMV, de -3 a +3, no eixo horizontal e no vertical o percentual de insatisfeitos, o PPD. A norma ISO 7730 (1984), adotou o trabalho de Fanger e recomenda que a PPD deve ser menor que 10% (PMV entre -0, 5 e +0, 5). CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

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

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Do calor ao conforto. . . alterando uma a uma. . . Utilizando o programa CONFI (um algorítmo que calcula o PMV e o PPD de Fanger. . . Prof. MS Antonio Manuel Fernandes 1 2 3 4 5 6 26 7 Tar (°C) 29 26 UR (%) 80 Var (m/s) 0. 1 T rad med (°C) 30 Roupa (clo) 0. 8 Meta (w/m²) 160 PMV (-3/3) 2. 8 2. 4 2. 1 1. 8 1. 5 1. 3 0. 4 PPD (%) 98 92 83 72 55 43 9 40 0. 8 24 24 0. 4 116 CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Prof. MS Antonio Manuel Fernandes Do frio ao conforto. . . Alterando. . . 1 Tar (°C) 18 UR (%) 50 Var (m/s) 0. 4 T rad med (°C) 19 Roupa (clo) 0. 5 Meta (w/m²) 70 PMV (-3/3) -2. 8 PPD (%) 99 Muito frio: PMV de -2, 8 (máximo -3, 0): 99% das pessoas reclamando! CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

COMPORTAMENTO HIGRO-TÉRMICO DO CORPO HUMANO Prof. MS Antonio Manuel Fernandes Do frio ao conforto. . . alterando. . . 1 Tar (°C) 18 UR (%) 50 Var (m/s) 0. 4 T rad med (°C) 19 Roupa (clo) 0. 5 Meta (w/m²) 70 PMV (3/+3) -2. 8 PPD (%) 99 2 3 4 5 19 6 80 0. 2 21 0. 8 -1. 7 62 -1. 3 43 -1. 1 33 -0. 9 26 -0. 8 20 7 19 80 0. 2 21 0. 8 80 -0. 4 9 O programa faz os cálculos mas o importante é reconhecer e explicar o motivo da melhora ocorrida no nível de conforto utilizando os conceitos adquiridos nos estudos da revisão de Termologia e que ainda estão em andamento: as formas de transferência de calor! CONFORTO TÉRMICO na Arquitetura e no Urbanismo

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