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A convecção térmica é um processo físico de transferência de calor que acontece graças à movimentação de fluídos. O conceito explica, por exemplo, a circulação de ar que acontece dentro de um ambiente, com o ar quente subindo e o ar frio descendo.

Na arquitetura, o fenômeno também conhecido como efeito chaminé, é uma das formas utilizadas para gerar ventilação natural dentro das edificações. “Qualquer ambiente que apresente carga térmica interna – com a presença de pessoas, equipamentos e/ou iluminação artificial – tende a ter a temperatura do ar interno maior que a do externo. Quando existem aberturas, o ar externo mais frio entra e, naturalmente, o interno mais aquecido sobe, criando uma ventilação no ambiente”, explica a arquiteta Monica Dolce, professora de conforto ambiental e sócia do escritório Dolce Arquitetura e Urbanismo.

A CONVECÇÃO TÉRMICA E O PROJETO ARQUITETÔNICO

O efeito chaminé ocorre naturalmente em qualquer ambiente onde existem diferenças de temperatura. Conhecer as características da convecção térmica permite ao arquiteto utilizar soluções de projeto que aproveitem essa circulação de ar em benefício do conforto térmico. “O importante é determinar por onde é desejável que exista a passagem do ar e posicionar as aberturas a favor deste fluxo”, recomenda a docente. Entre as soluções de projeto que aproveitam a convecção térmica, estão os dutos de ventilação, os átrios ventilados e as fachadas ventiladas.

Qualquer ambiente que apresente carga térmica interna – com a presença de pessoas, equipamentos e/ou iluminação artificial – tende a ter a temperatura do ar interno maior que a do externo. Quando existem aberturas, o ar externo mais frio entra e, naturalmente, o interno mais aquecido sobe, criando uma ventilação no ambiente
Monica Dolce

Quando as aberturas na edificação são dimensionadas e posicionadas corretamente, cria-se uma corrente de ar no interior dos ambientes. A quantidade de ar a ser circulado e renovado depende do uso, ocupação e período do ano. Porém, na maioria dos casos, é indicado que as aberturas de entrada de ar sejam posicionadas abaixo das aberturas para saída, pois a diferença de alturas potencializará o efeito chaminé. Também é importante analisar a direção dos ventos predominantes do local, para que esse fluxo não atrapalhe a saída do ar aquecido.

Em grande parte do território brasileiro, a ventilação natural é uma estratégia que permite retirar muito da carga térmica absorvida e/ou gerada dentro do ambiente. Para aproveitar esse movimento do ar, é preciso que o projeto tenha fluidez nos espaços e permita que os ventos circulem. Com a adoção das soluções arquitetônicas adequadas, é até possível atingir o patamar de conforto sem precisar de outros mecanismos para condicionamento térmico do ambiente.

INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS DE RESFRIAMENTO E AQUECIMENTO

O posicionamento de equipamentos de aquecimento ou de ar-condicionado também deve levar em consideração o conceito do efeito chaminé. Os aquecedores, por exemplo, têm melhor desempenho quando colocados próximos do piso, já que o ar que está mais abaixo tende a ficar quente e subir, gerando uma circulação de ar dentro do ambiente. Se o equipamento estiver mais próximo ao teto, o ar que está na parte de cima não iria se movimentar e o ar frio, por sua vez, continuaria acumulado na metade inferior do ambiente. Com isso, o aquecedor não cumpriria sua função.

O importante é determinar por onde é desejável que exista a passagem do ar e posicionar as aberturas a favor deste fluxo
Monica Dolce

Apesar de o ar-condicionado também criar uma convecção térmica dentro do ambiente, seu uso acaba evitando, ao máximo, a troca de ar externo e interno. Em edifícios que contam com fachadas ventiladas, por exemplo, o sistema de ar-condicionado pode ser usado de maneira complementar. “As fachadas ventiladas utilizam aberturas inferiores e superiores para resfriar as superfícies externas das edificações pelo efeito chaminé. Com essa diminuição de temperatura na envoltória do edifício, a carga térmica a ser retirada de seu interior tende a ser menor, demandando menos do sistema de condicionamento de ar”, fala Dolce.

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CONVECÇÃO, CONDUÇÃO E RADIAÇÃO

A convecção térmica não é a única forma de ocorrer transferência de calor. “As trocas entre o ambiente interno e externo envolvem também condução e radiação”, diz a arquiteta.

A condução de calor acontece, principalmente, em materiais que são bons condutores térmicos, como os metais. Esse conceito consiste na propagação da energia térmica através da agitação molecular. Já a radiação é uma forma de transferência de calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, que se propagam no vácuo e não necessitam de contato entre os corpos. “É dessa forma que, por exemplo, a radiação do sol aquece a Terra”, conclui.

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Colaborou para esta matéria

: Monica Dolce – Graduada em Arquitetura e Urbanismo pelo Centro Universitário Belas Artes de São Paulo e em Tecnologia da Construção Civil, na modalidade edifícios, pela Faculdade de Tecnologia de São Paulo (FATEC-SP). Doutoranda e mestre em Tecnologia da Arquitetura pela Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo (FAU-USP). É professora das disciplinas de conforto ambiental na FIAM-FAAM (FMU) e UNIP. Sócia da Dolce Arquitetura e Urbanismo, prestando serviços de consultoria em conforto ambiental, arquitetura e urbanismo. Trabalhou por mais de 14 anos em projetos de infraestrutura urbana, urbanização e habitação popular.

Efeito chaminé pode contribuir para o conforto térmico das edificações