Arquitetura e Clima - Laboratório de Eficiência Energética em ...

Desempenho Térmico de edificações 

Aula 3: Arquitetura e Clima 

PROFESSOR 

Roberto 

Lamberts 

ECV 5161 

UFSC 

FLORIANÓPOLIS

escalas 

variáveis aplicação brasil 

Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts 

bioclimática 


estrutura 

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Importância do clima 

Uma boa arquitetura devera assistir 

o programa e a análise climática de 

forma a responder simultaneamente 

à eficiência energética e às 

necessidades de conforto. 

Desempenho térmico de edificações| Roberto Lamberts Aula 3: Arquitetura e Clima 

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ESCALAS 

+ 

Para fazer um análise 

claro e organizado do 

clima, ele pode ser 

dividido em três 

escalas distintas 

porém indissociáveis 

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; porem pode não ser 

conveniente para descrever as condições do entorno imediato do edifício. 



Escalas – variáveis – aplicação – brasil - bioclimática 

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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. 

litoral 

campo 

florestas 

vales 


cidades 


montanhas 


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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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VARIÁVEIS 

+ 

Variáveis ambientais 

conforto 

Temp. Temp. Rad ½½ 

Temp. do ar 

Vel. Ar 

Umidade 



Variáveis clima 

Radiação solar 

Temp. do ar 

Vento 

Umidade 

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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). 




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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). 



Escalas – variáveis – aplicação – brasil 10 

brasil - bioclimática 

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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 

SOL ≠ LUZ 

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 





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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) 





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Radiação solar 

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. 

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 

Menor altitude solar 

= I normal/Cosβ 

Trajeto mais longo da 

radiação a través da 

atmosfera 


Menos radiação por 

causa da dissipação 

atmosférica 




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Radiação solar: nas escalas meso e microclimáticas a radiação solar pode ser 

interceptada pelos elementos vegetais e topográficos do local. 


Em locais arborizados a vegetação pode 

interceptar entre 60% e 90% da 

radiação solar, causando uma 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 

Trocas de calor em edificações 


Macroclima 

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) 


Microclima 



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Radiação solar: Transferência de calor por radiação nas edificações 

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) 

Efeito estufa: Maior transformador da radiação solar em 

calor no interior de uma edificação. 


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 

+ do dia e no verão 

- De noite e no inverno 


Florianópolis – Temperaturas máximas e mínimas 

ao longo do ano 




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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). 



Velocidade e direção do vento mudam dependendo da 

Florianópolis – “Rosa dos ventos” 

rugosidade da superfície, tendo que corrigir os dados obtidos Probabilidades de ocorrência de vento 

nas estações meteorológicas (10m) (orientação e velocidade) 

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brasil - bioclimática

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 

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. 

O ar a uma certa temperatura pode conter uma determinada quantidade de água (Maior temperatura = Maior 

quantidade de água e viceversa) 


Florianópolis – Umidade relativa máxima e mínima 

ao longo do ano 




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Umidade: Pode ser modificada em escalas mais próximas a edificação na presença de 

água ou de vegetação 

“La Alhambra” - Espanha 





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APLICAÇÃO 

+ Conhecer 

os dados 

climáticos de um local 

permitira identificar os 

períodos de maior 

probabilidade de 

desconforto, e 

conseqüentemente 

definira as estratégias 

que devem ser 

incluídas no desenho 

para compensar essas 

condições 

Avaliação do desempenho energético de um edifício 

Dias típicos de verão ou inverno, 

ou temperaturas de projeto 

Não permitem avaliar o 

desempenho energético devido: 

• A variabilidade do tempo 

meteorológico de dia para dia 

• Resposta térmica da edificação 

esta muitas vezes ligada ao dia 

anterior 


Ano climático de referência 

(TRY Test Reference Year) 

Base de dados mais precisa para 

análise da adequação da 

edificação ao clima do local 

Fornece a possibilidade de 

simulação horária do consumo de 

energia durante um ano, 

permitindo a avaliação do custobenefício 

de opções mais 

eficientes 


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Florianópolis: Temperatura 

Temperatura de bulbo seco máxima = 36°C em Janeiro 8 

Temperatura de bulbo seco mínima = 2°C em Agosto 6 



Escalas – variáveis – aplicação – brasil - bioclimática 24 

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Florianópolis: Temperatura e Radiação 





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Florianópolis: Vento 





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Florianópolis: Umidade 





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BRASIL 

Tropical 

+ Equatorial 

O clima brasileiro 

divide se em seis 

regiões básicas 

Semi-árido 

Tropical atlântico 

Tropical de altitude 

Subtropical 



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Clima Tropical: Verão é quente e 

chuvoso e o inverno quente e seco. 

Apresenta temperaturas médias 

acima de 20°C e amplitude térmica 

anual de até 7°C. As chuvas oscilam 

entre 1000 mm/ano e 1500 mm/ano) 



bioclimática 

45


Clima Equatorial: compreende toda 

a Amazônia e possui temperaturas 

médias entre 24°C e 26°C, com 

amplitude térmica anual de até 3°C. 

Nesta região a chuva é abundante e 

bem distribuída (normalmente maior 

que 2500 mm/ano) 



bioclimática 

45


Clima Semi-árido: está na região 

climática mais seca do país, 

caracterizada por temperaturas 

médias muito altas (em torno dos 

27°C). As chuvas são muito escassas 

(menos que 800 mm/ano) e a 

amplitude térmica anual é por volta 

de 5°C. 



bioclimática 

45


Clima Tropical de altitude: As 

temperaturas médias se situam na 

faixa de 18°C a 22°C. No verão as 

chuvas são 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. O clima tropical de altitude 

se estende entre o norte do Paraná e 

o sul do Mato Grosso do Sul, nas 

regiões mais altas do planalto 

atlântico. 



bioclimática 

45


Clima Atlântico: Característico das regiões 

litorâneas do Brasil, onde as temperaturas 

médias variam entre 18°C e 26°C. As 

chuvas são 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). A 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 



bioclimática 

45

Clima Subtropical: As temperaturas 

médias se situam, normalmente, 

abaixo dos 20°C e a amplitude anual 

varia de 9°C a 13°C. As chuvas são 

fartas e bem distribuidas (entre 1500 

mm/ano e 2000 mm/ano). O inverno 

é rigoroso nas áreas mais elevadas, 

onde pode ocorrer neve 


Escalas – variáveis – aplicação – brasil - bioclimática bioclimática 34 

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BIOCLIMÁTICA 

+ 

Projeto bioclimático: 

Adequação da 

arquitetura ao clima 

local visando atingir 

um desempenho 

térmico adequado 


Bioclimatologia: Estuda as relações entre o clima e o ser humano. 


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Escalas – variáveis – aplicação – brasil - bioclimática bioclimática36 

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Temperatura Média do ar Temperatura Média das 

máximas e mínimas do ar 

variação do conteúdo de umidade 

1,5 g/kg 



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Carta Bioclimática Brasilia 

Carta Bioclimática Curitiba 

Carta Bioclimática Natal 



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Comparação do relatório 

Analyisis Bio para três cidades 

diferentes 



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