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Discussões sobre normas de desempenho térmico

Artigo de Adriana Camargo de Brito, arquiteta e doutora pesquisadora do Laboratório de Conforto Ambiental do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

No dia 13/10/2019, houve uma apresentação dos grupos de trabalho referentes às discussões do conteúdo da revisão da norma de desempenho (NBR 15575) nas áreas de desempenho térmico, acústico e lumínico (os links dos vídeos estão no final do texto). Especialmente na parte de desempenho térmico há uma proposta de alteração substancial do método de avaliação de edificações por simulação computacional e dos critérios de avaliação.

O que diz o método atual

O método atual de avaliação do desempenho térmico por simulação computacional considera a análise do comportamento térmico da edificação, em dias típicos de projeto. As características dos dias típicos são determinadas estatisticamente com base em dados climáticos de pelo menos 30 anos. São utilizados dias típicos de verão e de inverno com frequência de ocorrência da ordem de 10%. Caso um ambiente tenha um comportamento adequado nos dias típicos, também funcionará bem no restante dos dias com características mais amenas.

As habitações são simuladas considerando condições mais críticas de exposição ao clima em cada período, com janelas orientadas para Oeste no verão e para Sul no inverno, taxa fixa de ventilação, que ocorre tipicamente em ambientes habitacionais (1 e 5 renovações do volume de ar do ambiente por hora, obtidas por meio de medições e simulações em programas de análise de movimentação de fluidos). Podem ser considerados também, elementos de sombreamento de aberturas, como sacadas, brises, etc. Não são consideradas fontes internas de calor com o intuito de identificar somente o comportamento da envoltória em função do clima do local.

Uma habitação atende o critério mínimo no verão se a temperatura máxima do ar interior for menor que a temperatura máxima do ar exterior e, se no inverno, a temperatura mínima do ar interior for 3 oC maior que a temperatura do ar exterior.

Vantagens do método atual

Apresenta o comportamento térmico da envoltória, permitindo identificar a adequação do sistema construtivo ao clima do local. Atender o critério mínimo de desempenho térmico não garante o conforto térmico do usuário, porém, permite comparar o desempenho dos sistemas construtivos com características distintas auxiliando o projetista na tomada de decisões sobre a escolha dos componentes construtivos.

Considera a habitação exposta a condições mais críticas de exposição ao clima, caso uma edificação atenda o critério do nível mínimo de desempenho térmico nestas situações, tem potencial para ter um comportamento adequado em dias com condições mais amenas.

Problemas no método atual

Nesse método há ausência de informações importantes para a realização das simulações, deixando a critério do simulador decidir que dados irá utilizar, como por exemplo, dados de temperatura do solo e de radiação solar de alguns dias típicos. Há poucos dias típicos de projeto apresentados no corpo da norma e não há dias típicos de projeto de cidades nas zonas Bioclimáticas 2 e 5.

Além disso, há problemas no zoneamento climático utilizado como referência que aloca na mesma zona cidades com características climáticas distintas do ponto de vista da adequação climática da edificação (é necessário revisar a norma NBR 15220 que contém o zoneamento, cidades como São Paulo e Florianópolis estão na Zona Bioclimática 3).

Como é o método proposto

No método proposto seriam feitas avaliações comparativas do desempenho térmico anual da edificação analisada em comparação com uma edificação de referência com o mesmo projeto, com alterações em componentes construtivos.

A edificação de referência possui características térmicas que correspondem a paredes de concreto com 10 cm de espessura, telhas de fibrocimento com 8 mm de espessura e forro horizontal, janela com 17% de área envidraçada em relação à área de piso, sem elementos de sombreamento como persianas ou beirais.

A habitação analisada pode ser simulada com a área envidraçada menor que a da referência e o sistema construtivo escolhido pelo projetista. Podem ser acrescidos elementos de sombreamento de aberturas. Ambas as habitações são simuladas com arquivos climáticos anuais, com fontes internas de calor e ventilação natural e com a mesma orientação solar.

O desempenho mínimo da edificação analisada deve ser melhor do que o da habitação de referência. É verificado o número de horas ocupadas em que o ambiente apresenta temperaturas operativas dentro da faixa que potencialmente proporciona conforto térmico (18 oC e 26 oC). Além disso, a temperatura máxima anual na habitação avaliada deve ser menor que a temperatura máxima anual da habitação de referência.

Há possibilidade de avaliar a edificação em função da carga térmica anual de climatização para atendimento de outros níveis de desempenho térmico.

Vantagens do método proposto

Há 428 arquivos climáticos de cidades brasileiras disponíveis para a realização das simulações, um grande avanço em comparação com os dados climáticos dos dias típicos de 26 cidades, presentes na atual versão da norma. Considerando que há problemas no zoneamento climático (norma NBR 15220 que aloca na mesma zona cidades com características climáticas distintas, como por exemplo, São Paulo e Florianópolis que estão na zona 3), é importante simular o comportamento térmico da edificação com dados climáticos do local onde será construída para se ter resultados mais precisos.

Potenciais problemas no método proposto

A utilização de sistemas com características térmicas das paredes de concreto como referência, proporciona a aprovação imediata de empreendimentos com esse sistema construtivo, o que não é adequado sob vários aspectos, sejam jurídicos, sejam as fragilidades do sistema. Como há muitos empreendimentos executados recentemente com paredes de concreto, há uma quantidade significativa de habitações que apresentam problemas de proliferação de mofo, assunto que precisaria ser analisado, visto que a avaliação do desempenho térmico da habitação faz parte de uma norma global de avaliação do desempenho de edifícios e precisa considerar aspectos relacionados à multidisciplinaridade.

Em vários outros países com clima predominante de inverno, onde se usam métodos de avaliação nessa linha, não há tanta variedade das características térmicas de componentes, construtivos visto que os sistemas em geral são leves e isolantes térmicos. Nesse caso, adotar como uma referencia a resistência térmica de um componente não favoreceria o uso de um sistema específico como está ocorrendo na discussão da norma brasileira.

Devido à forma como o critério de avaliação foi desenvolvido, potencialmente ocorrerá uma aprovação maior de habitações do que acontecia com o método anterior, em decorrência das fragilidades da habitação de referência.

Para contornar tais problemas pode ser adotado critério que considere o número de horas em conforto térmico em relação à temperatura do ar exterior, por exemplo, o que proporciona ainda a identificação real de situações críticas quanto à adequação climática do sistema construtivo.

Há uma questão importante referente aos arquivos climáticos anuais. Esses arquivos não representam anos reais, são construídos a partir de bases de dados, selecionando-se meses com critérios específicos do desenvolvedor, que podem ser, por exemplo, os meses mais frios, visto que os desenvolvedores geralmente estão em países com inverno rigoroso e os meses mais frios representam condições mais críticas adequadas aos métodos de avaliação de eficiência energética de seus países de origem. Desse modo, deve-se identificar a adequação do arquivo climático frente à realidade climática nacional antes de adota-lo no método de avaliação de desempenho térmico de habitações brasileiras.

Outro fator de destaque é a utilização do módulo de ventilação natural para simular o comportamento térmico das habitações. Esse método utiliza as informações dos arquivos climáticos quanto à direção e velocidade do vento que podem não acontecer nos edifícios reais, especialmente em grandes cidades, com edifícios altos no entorno, que alteram substancialmente as condições de circulação de ventos e temperaturas do ar externo, até mesmo a presença de ilhas de calor.

Além disso, há vários arquivos climáticos com valores exagerados de velocidades do vento, que chegam a 40 m/s, por exemplo, que podem prejudicar os resultados da avaliação. Isso acontece, pois esses dados provocam uma renovação do ar dos recintos mais elevada do que geralmente ocorre na prática, aproximando as condições dos recintos internos das condições externas, independentemente do sistema construtivo utilizado, dificultando identificar as diferenças de nível de desempenho térmico dos vários sistemas.

Esse problema poderia ser contornado adotando-se taxas fixas de renovação do ar dos recintos que tipicamente ocorrem em situações mais críticas, sem considerar ação dos ventos, por exemplo. Dessa forma, os resultados teriam maior margem de segurança, aprovando habitações que deverão, na prática, ter um desempenho mínimo ou melhor do que o simulado, pois na sua habitação, o usuário poderá abrir a janela e obter uma taxa de ventilação maior do que a considerada na análise.

Em resumo, a principal questão a ser melhorada seria o critério de avaliação do desempenho térmico das habitações, que nos moldes utilizados nas discussões atuais, além de não garantir o conforto térmico das pessoas e privilegiar um sistema, não diferencia plenamente o desempenho térmico dos vários sistemas disponíveis no mercado, além de ter potencial de aprovar mais habitações em comparação com o método anterior, sendo um retrocesso na busca pela melhoria da habitabilidade das edificações.

Vale a pena assistir as apresentações, tirar suas próprias conclusões e dar contribuições ao grupo de trabalho. Sua participação é muito importante.

Desempenho Acústico https://www.youtube.com/watch?v=RkhQ1tTCFeo
Desempenho Térmico https://www.youtube.com/watch?v=-slLb-uSS0I
Desempenho Lumínico https://www.youtube.com/watch?v=qBhBALCYvq4

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Adriana Camargo de Brito é arquiteta e doutora pesquisadora do Laboratório de Conforto Ambiental do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo

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