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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ARQUITETURA

CURSO DE ARQUITETURA E URBANISMO

Casa pajuara Casa de campo pr-fabricada de baixo impacto ambiental e energtico para clima quente e

mido

Natlia Ferreira de Queiroz

Trabalho Final de Graduao apresentado ao Curso

de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal

do Rio Grande do Norte, para a obteno do grau

de arquiteto e urbanista.

Orientador:

Prof. Marcelo Bezerra de Melo Tinco, Dr.

Co-orientador:

Prof. Aldomar Pedrini, Ph.D.

Natal

Julho, 2009.

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Casa Pajuara Casa de campo pr-fabricada de baixo impacto ambiental e energtico para clima quente e mido. Trabalho submetido Universidade Federal do Rio Grande do

Norte na rea de Tecnologia e Projeto Arquitetnico.

NATLIA FERREIRA DE QUEIROZ

Data: ____ de __________________ de ____. Hora: ____h ____min. Local: _______________

PARECER

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BANCA EXAMINADORA

Professor orientador: Marcelo Bezerra de Melo Tinco, Dr.

Instituio: Universidade Federal do Rio Grande do Norte

___________________________________________ Nota: __________

Professor do DARQ: Snia Marques.

Instituio: Universidade Federal do Rio Grande do Norte

___________________________________________ Nota: __________

Profissional convidado: Glnio Lima.

Arquiteto e Urbanista

___________________________________________ Nota: __________

Mdia Final:__________

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De tudo ficaram trs coisas... A certeza de que estamos comeando... A certeza de que preciso continuar... A certeza de que seremos interrompidos antes de terminar... Que faamos da interrupo um caminho novo... Da queda, um passo de dana... Do medo, uma escada... Do sonho, uma ponte... Da procura, um encontro!

Fernando Sabino

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Agradecimentos Aos meus pais e familiares pelo apoio, por entender minhas faltas e respond-las de forma amorosa.

Ao Aldomar Pedrini, professor do departamento de arquitetura, pela ajuda incondicional, no s neste trabalho, mas tambm na vida. Obrigada pelos livros, ateno, companheirismo, amizade e principalmente por me fazer acreditar que um dia serei boa arquiteta.

Ao Marcelo Tinoco, professor do departamento de arquitetura, com orientaes criativas e cruciais para o bom desenvolvimento deste trabalho.

A Edna Pinto pela gentileza em me assessorar durante um momento decisivo da elaborao de minhas propostas construtivas.

Ao Jerfferson Arruda, professor substituto do curso de arquitetura e Urbanismo da UFRN, pela amizade e ajuda com as proposies de acstica.

As colegas bolsistas do LabCon-UFRN, Clara Ovdio e Alice Ruck e Barbara Felipe, pela ajuda, companhia e principalmente a Alice pela alegria.

Ao Leonardo Cunha, bolsista de mestrado do LabCon-UFRN, que do jeito dele sempre ajuda quando preciso.

A minha turma original de Arquitetura e Urbanismo pela convivncia e amizade.

A Raianna, Michelle e ao Laecimar pela grande amizade e tambm por entender minhas faltas.

Aos vrios colegas alunos da UFRN que ofereceram minutos com ajuda, companhia e idias.

Aos professores do curso de Arquitetura e Urbanismo pelo profissionalismo, pelas lies, nem sempre fceis e por participarem de minha formao.

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Sumrio INTRODUO...........................................................................................................14 1 REVISO BIBLIOGRFICA ...................................................................................16 Arquitetura sustentvel...............................................................................................................................17 Metodologias de avaliao ambiental .......................................................................................................19

LEED for Homes....................................................................................................................................... 19 Selo brasileiro de Eficincia Energtica .................................................................................................. 22 Consideraes ......................................................................................................................................... 24

Arquitetura bioclimtica e uso eficiente de energia ...................................................................................25 Desempenho energtico ......................................................................................................................... 26 Variveis de conforto trmico .................................................................................................................. 26 Arquitetura bioclimtica no clima quente e mido de Natal-RN............................................................. 27 Sombreamento ........................................................................................................................................ 29 Ventilao................................................................................................................................................. 32

Racionalizao dos recursos.....................................................................................................................34 Modulao ............................................................................................................................................... 35 Arquitetura pr-fabricada......................................................................................................................... 37 Impacto do uso dos materiais ................................................................................................................. 40

Energias renovveis e uso eficiente da gua ............................................................................................43 Energia solar ............................................................................................................................................ 43 Uso eficiente da gua .............................................................................................................................. 47

Impacto no terreno.....................................................................................................................................52 Biodiversidade e eroso .......................................................................................................................... 52

2 ESTUDOS DE REFERNCIA ..................................................................................54 La Maison Tropicale...................................................................................................................................55 First LivingHome ........................................................................................................................................58 Marika Alderton House ..............................................................................................................................62 Sistema construtivo Epotec .......................................................................................................................65 3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO .....................................................................67 Primeira etapa: programa ..........................................................................................................................68

Anlise do terreno .................................................................................................................................... 68 Programa de necessidade ...................................................................................................................... 73 Pr-dimensionamento.............................................................................................................................. 74 Escolha dos materiais e do sistema construtivo..................................................................................... 79

Segunda etapa : esboo ...........................................................................................................................84 Painis pr-fabricados ............................................................................................................................. 84 Estudos plani-volumtricos da proposta arquitetnica .......................................................................... 99 Paisagismo e implantao..................................................................................................................... 106

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Terceira etapa : desenvolvimento ...........................................................................................................111 Elementos do projeto arquitetnico ...................................................................................................... 111 Instalaes ............................................................................................................................................. 114 Perspectivas........................................................................................................................................... 118

4 AVALIAO DO PROJETO ...............................................................................123 Avaliao energtica................................................................................................................................124

Simulaes trmica e energtica .......................................................................................................... 124 Selo de eficincia energtica Nacional ................................................................................................. 126

Avaliao Ambiental.................................................................................................................................128 Concluso................................................................................................................................................131 REFERNCIAS .........................................................................................................133 ANEXO 1................................................................................................................140

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ndice de Imagens Figura 1. Pontuao mxima do LEED for homes entre as categorias consideradas pelo selo. .................................22 Figura 2. Desconsiderao de proposies bioclimticas para o clima quente e mido ocasionando aumento do consumo energtico.......................................................................................................................................................25 Figura 3. Cobogs, projeto de Lcio Costa. ..................................................................................................................28 Figura 4. Projetando padres de aberturas protegidas da radiao trmica e permeveis ao vento..........................28 Figura 5. Dados do clima de Natal/ RN. ........................................................................................................................28 Figura 6. Influncia da ventilao no percentual mensal de horas de conforto em Natal- RN. ....................................28 Figura 7. Estratgias bioclimticas para o clima de Natal/ RN......................................................................................29 Figura 8. Grfico de temperatura do ar e incidncia da radiao solar durante o ano em Natal/RN...........................29 Figura 9. Transmisso da radiao nos fechamentos opacos e transparentes. ..........................................................30 Figura 10. Incidncia da radiao direta em Natal de acordo com a orientao da fachada. Nota: elaborado pela autora..............................................................................................................................................................................31 Figura 11. Sombreamento da radiao direta em clima quente. ..................................................................................31 Figura 12. Estudos de protees de superfcies envidraadas.....................................................................................31 Figura 13. Influncia do movimento do ar sobre a temperatura de conforto. ...............................................................32 Figura 14. Rosa dos ventos de Natal/ RN......................................................................................................................33 Figura 15. Grfico da freqncia das velocidades do vento . .......................................................................................33 Figura 16. Resduos de uma construo. ......................................................................................................................34 Figura 17. Uso indiscriminado de madeira como apoio................................................................................................34 Figura 18. Comparao de compacidade de ambientes. .............................................................................................35 Figura 19. Residncia tpica japonesa. ..........................................................................................................................36 Figura 20.Reticulado modular tridimensional.................................................................................................................37 Figura 21.Grid bi-dimensional com estrutura localizada no eixo de modulao. .........................................................37 Figura 22.Reticulado modular bi dimensional com estrutura de seo igual ao mdulo. ............................................37 Figura 23.Grid bi-dimensional com zonas neutras onde locado a estrutura..............................................................37 Figura 24. Habitao de interesse social pr-fabricada. ...............................................................................................38 Figura 25. Sistema construtivo pr-fabricado. ...............................................................................................................38 Figura 26. Casa Heidy Weber, Le Corbusier, 1961........................................................................................................38 Figura 27. La Maison Tropicale, Jean Prouv, 1949. .....................................................................................................38 Figura 28. Casa Zip-Up, Richard Roger, 1969. ..............................................................................................................38 Figura 29. Casa celofane, Kierantimberlake e associados, 2008..................................................................................39 Figura 30. Micro casa compacta, Hordern Cherry Lee e Haack + Hopner arquitetos, 2008. ......................................39 Figura 31. Casa para New Orleans, Lawrence Sass e estudantes, 2008......................................................................39 Figura 32. Sistema construtivo pr-fabricado manufaturado.........................................................................................39 Figura 33. Sistema construtivo pr-fabricado modulado de catlogo. .........................................................................40 Figura 34. Energia incorporada na construo e consumo energtico de casas tpicas australianas em sua vida til.........................................................................................................................................................................................42 Figura 35. Reservatrio trmico e coletor solar..............................................................................................................44 Figura 36. Instalao do boiler no exterior e esquema de instalao no interior da casa respectivamente. ...............44 Figura 37. Esquema de instalao do sistema de aquecimento solar de gua. ..........................................................45 Figura 38. Mdulos oferecidos por fabricantes. ............................................................................................................46 Figura 39. Esquema de instalao do sistema fotovoltaico. .........................................................................................46 Figura 40. Esquema de instalao de aproveitamento de guas pluviais. ...................................................................49 Figura 41. Esquema de intalao sanitria com separao de guas cinzas e guas negras....................................50 Figura 42. Esquema de instalao para irrigao subterrnea apenas e esquema de instalao para usos domsticos, respectivamente. .......................................................................................................................................50 Figura 43. Casa Grelha. O paisagismo usou plantas do bioma. Serra da Mantiqueira, SP. ........................................53 Figura 44. Exterior da Maison Tropicale.........................................................................................................................55 Figura 45. Exterior da Maison Tropicale.........................................................................................................................55

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Figura 46. Interior da Maison Tropicale. .........................................................................................................................55 Figura 47. Interior da Maison Tropicale. .........................................................................................................................55 Figura 48. Rplica de painis projetados por Jean Prouve. ..........................................................................................56 Figura 49. Rplica da casa mostrando o sistema construtivo.......................................................................................56 Figura 50. Guarda-corpo e brises mveis de alumnio. .................................................................................................56 Figura 51. Vidros azuis. ..................................................................................................................................................56 Figura 52. Guarda-corpo. ...............................................................................................................................................57 Figura 53. Piso vasado da varanda................................................................................................................................57 Figura 54. Aberturas giratrias. ......................................................................................................................................57 Figura 55. Esquema de sada de ar atravs do teto. .....................................................................................................57 Figura 56. Elaborao da estrutura na fbrica...............................................................................................................58 Figura 57. Montagem para verificao da estrutura. .....................................................................................................58 Figura 60. Instalao do reservatrio de coleta de guas pluviais................................................................................59 Figura 61. Radier e piso concretado da primeira Livinghomes. ....................................................................................59 Figura 62. Painis erguidos por guindaste. ...................................................................................................................60 Figura 63. Instalao de painis. ...................................................................................................................................60 Figura 64. Instalao eltrica nos mdulos. ..................................................................................................................60 Figura 65. Shaft para embutir instalaes......................................................................................................................60 Figura 66. Exterior da LivingHome. ................................................................................................................................61 Figura 67. Interior da LivingHome. .................................................................................................................................61 Figura 68. Exterior da Marika Alderton. ..........................................................................................................................62 Figura 69. Interior da Marika Alderton. ...........................................................................................................................62 Figura 70. Planta baixa da Marika Alderton....................................................................................................................63 Figura 71. Ventilao durante o dia................................................................................................................................63 Figura 72. Sem Ventos. ..................................................................................................................................................63 Figura 73. Ventilao noite. .........................................................................................................................................63 Figura 74. Maquete de corte mostrando concepo e permeabilidade da casa. ........................................................64 Figura 75. Juno aparente dos painis. .......................................................................................................................65 Figura 76. Juno dissimulada dos painis...................................................................................................................65 Figura 77. Concepo do painel modulado Epotec. .....................................................................................................66 Figura 78. Casa construda com o sistema Epotec. ......................................................................................................66 Figura 79. Localizao do municpio de Macaba. ........................................................................................................68 Figura 80. Localizao do terreno no municpio de Macaba. .......................................................................................69 Figura 81. Localizao do terreno..................................................................................................................................69 Figura 82. Fotografias do terreno escolhido. .................................................................................................................70 Figura 83. Modelagem tridimensional do terreno com localizao da vegetao e topografia. ..................................70 Figura 84. Locao das rvores, topografia e a rea escolhida para construo, sem escala....................................71 Figura 85. Cortes do terreno, sem escala. .....................................................................................................................71 Figura 86. Geometria solar e ventos predominantes no terreno. ..................................................................................72 Figura 87. Modelagem do terreno e vegetao no Ecotect. Em vermelhos os pontos analisados..............................72 Figura 88. Cartas solares com anlise de sombreamento no terreno...........................................................................72 Figura 89. Primeira proposta de modulao..................................................................................................................74 Figura 90. Modulao escolhida, em vermelho as zonas neutras. ...............................................................................75 Figura 91. Esquema de quarto com dimenses de 2,40 x 2,40 m................................................................................76 Figura 92. Esquema de quarto com dimenses de 3,60 x 3,60 m................................................................................76 Figura 93. Dimenses do quarto de um dos filhos........................................................................................................77 Figura 94. Dimenses do quarto do beb e um dos filhos maiores. ............................................................................77 Figura 95. Dimenses do quarto do casal. ....................................................................................................................77 Figura 96. Dimenses mnimas para banheiros. ...........................................................................................................77 Figura 97. Layout adotado no banheiro. ........................................................................................................................77 Figura 98. Layout para sala de estar\jantar....................................................................................................................78 Figura 99. Layout da cozinha. ........................................................................................................................................79

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Figura 100. Balano de impacto para uso dos metais. .................................................................................................80 Figura 101. Encaixes com painis macho-fmea (cinza) e painis fmea-fmea (amarelo)........................................81 Figura 102. Balano para uso de compensado.............................................................................................................82 Figura 103. Encaixes com painis macho-fmea (cinza) e painis fmea-fmea (amarelo)........................................82 Figura 104. Balano para uso de dry-wall......................................................................................................................83 Figura 105. Encaixes com painis macho-fmea, em vermelho a invaso na zona neutra. ........................................85 Figura 106. Encaixes com painis macho-fmea (cinza escuro) e painis fmea-fmea (cinza claro). ......................85 Figura 107. Soluo com painis macho-fmea, os crculos mostram os encontros em T. .....................................86 Figura 108. Soluo adotada com painis do tipo fmea-fmea..................................................................................86 Figura 109. Juno do tipo mata-junta em planta. ........................................................................................................87 Figura 110. Juno adotada em planta. ........................................................................................................................87 Figura 111. Corte esquemtico mostrando o encaixe entre viga e painel. ...................................................................87 Figura 112. Painis de fechamento................................................................................................................................88 Figura 113. Prottipo social na UFSC e o painel em frame utilizado na obra. ..............................................................89 Figura 114. Painel adotado para o projeto.....................................................................................................................89 Figura 115. Painis porta................................................................................................................................................90 Figura 116. Casas tropicais do grupo Troppo Architects, mostrando mistura de materiais, valorizao da calha e grande aberturas. ...........................................................................................................................................................99 Figura 117. Primeira proposta ......................................................................................................................................100 Figura 118. Plantas Baixas da primeira proposta. Trreo, primeiro e segundo pavimento respectivamente.............100 Figura 119. Perspectiva interna ....................................................................................................................................100 Figura 120. Segunda proposta.....................................................................................................................................101 Figura 121. Planta baixa da segunda proposta. ..........................................................................................................101 Figura 122. Cortes. .......................................................................................................................................................102 Figura 125. Terceira proposta ......................................................................................................................................103 Figura 126. Planta baixa da terceira proposta. ............................................................................................................103 Figura 127. Detalhe da prgula. ...................................................................................................................................104 Figura 129. Terceira proposta aps modificaes. .....................................................................................................105 Figura 130. Corte. .........................................................................................................................................................105 Figura 131. Modificaes finais....................................................................................................................................106 Figura 132. Implantao geral......................................................................................................................................107 Figura 133. Implantao da residncia ........................................................................................................................107 Figura 134. Detalhe da fundao. ................................................................................................................................111 Figura 135. Juntas com pilares travados formando pilares compostos......................................................................112 Figura 136. baco de pr-dimensionamento de pilares..............................................................................................112 Figura 137. baco de pr-dimensionamento de vigas................................................................................................113 Figura 138. Telha ecolgica .........................................................................................................................................114 Figura 139. Especificao do fabricante para a distancia das teras. ........................................................................114 Figura 140. Desenho esquemtico da integrao dos reservatrios d guas............................................................115 Figura 141. Sistema de tratamento de esgoto residencial da SaneFibra....................................................................116 Figura 142. Entrada do terreno. ...................................................................................................................................118 Figura 143. Vista a sudoeste. .......................................................................................................................................118 Figura 144. Entrada. .....................................................................................................................................................119 Figura 145. Vista frontal da casa. .................................................................................................................................119 Figura 146. Vista sudeste. ............................................................................................................................................120 Figura 147. Vista sudeste aproximada. ........................................................................................................................120 Figura 148. Vista noturna fachada Sul. ........................................................................................................................121 Figura 149. Vista interna do corredor no incio da manh. ..........................................................................................121 Figura 150. Imagem interna, sala de estar/jantar.........................................................................................................122 Figura 151. Imagem interna, escritrio/biblioteca. Mais a frente o deck. ....................................................................122 Figura 152. Geometria simulada no Design Builder. ...................................................................................................124 Figura 153. Mdia das temperaturas operativas internas em um dia tpico de cada ms do ano .............................125

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Figura 154. Mdia das temperaturas operativas na sute principal em um dia tpico de cada ms do ano ..............125 Figura 155. Mdia das temperaturas operativas da sala de estar em um dia tpico de cada ms do ano................126 Figura 156. Pontuao alcanada pelo projeto em relao pontuao mxima para cada sub-item. ...................128

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Lista de tabelas Tabela 1 Classificao de certificao do LEED e os referentes pontos. ..................................................................20 Tabela 2 Ajuste de pontos para certificao. ..............................................................................................................20 Tabela 3 Estrutura dos crditos do LEED for Homes. ................................................................................................21 Tabela 4 Coeficientes da equao..............................................................................................................................23 Tabela 5 Classificao geral........................................................................................................................................23 Tabela 6 Caracterizao geral do clima de Natal/ RN. ...............................................................................................28 Tabela 7 Estratgias bioclimticas para o clima de Natal/ RN ...................................................................................29 Tabela 8 Balano geral de perdas de materiais em processos construtivos conforme pesquisa nacional em 12 estados (perdas percentuais). .......................................................................................................................................34 Tabela 9 Energia incorporada dos materiais ..............................................................................................................41 Tabela 10 Consumo e tempo de utilizao de alguns pontos de gua .....................................................................44 Tabela 11 Fator de Capacidade para cidades brasileiras. .........................................................................................47 Tabela 12 Dimensionamento dos ambientes..............................................................................................................79 Tabela 13 Consumo estimado de aparelhos eletro-eletrnicos ...............................................................................117 Tabela 14 Bonificaes do projeto arquitetnico......................................................................................................126 Tabela 15 Avaliao de envoltria.............................................................................................................................126 Tabela 16 Avaliao de Condicionamento Artificial ..................................................................................................127 Tabela 17 Avaliao de Aquecimento de gua ........................................................................................................127 Tabela 18 Avaliao de Iluminao e equipamentos................................................................................................127 Tabela 19 Avaliao da racionalizao .....................................................................................................................128 Tabela 20 Aes na fase de projetao....................................................................................................................128 Tabela 21 Aes sobre a localizao do stio. ..........................................................................................................128 Tabela 22 Aes na implantao e meio ambiente ..................................................................................................129 Tabela 23 Aes de eficincia da gua ....................................................................................................................129 Tabela 24 Aes de energia e atmosfera..................................................................................................................129 Tabela 25 Aes de materiais e recursos .................................................................................................................129 Tabela 26 Aes para qualidade do ambiente interno .............................................................................................130 Tabela 27 Aes para educao...............................................................................................................................130

Lista de quadros Quadro 1 Programa de necessidades e matriz de relao. .......................................................................................73 Quadro 2 Tipo de painis de aberturas e suas funes .............................................................................................90

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Lista de Siglas ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas

AEP - Associao dos Engenheiros Politcnicos

ANEEL Agencia Nacional de Energia Eltrica (Brasil)

BA Bahia

DARQ Departamento de Arquitetura

FC Fator de Capacidade

FCS Fator de Calor Solar

FS Fator Solar

FT Fator de correo da Transmitncia

GO - Gois

IDEMA Instituto de Desenvolvimento Econmico e Meio Ambiente

IPT Instituto de Pesquisas Tecnolgicas

LABCON-UFRN Laboratrio de Conforto Ambiental da UFRN

LEED - Leadership in Energy and Environmental Design

MoMA Museum of Mordern Art

ONU - Organizao das Naes Unidas

OSB - Oriented Strand Boards

PROCEL Programa de Conservao de Energia Eltrica

RS Rio Grande do Sul

TFG Trabalho Final de Graduao

U Transmitncia trmica

UFRN Universidade Federal do Rio Grande do Norte

USGBC - United States Green Building Council

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Introduo

O projeto de uma residncia de alto padro com vistas sustentabilidade pode ser mais desafiante e menos ldico do que se imagina. A poluio e impacto ambiental da construo civil so alarmantes e tm vrias origens, como falta de planejamento, gesto de obras, e prticas construtivas deficientes. No caso da construo de residncias, a situao agravada pela adoo de tcnicas e sistemas construtivos artesanais, mo-de-obra despreparada, falta de entendimento do cliente, projetos incompletos ou pouco detalhados, dentre outros. Alm de apresentar essas deficincias, o projeto de residncia de alto padro frequentemente apresenta caractersticas antagnicas s preocupaes ambientais, como rea construda elevada e quantidade de banheiros excessiva, alm de modismos meramente formalistas e ostentao de materiais de acabamento.

Com a crescente valorizao da arquitetura sustentvel e a necessidade de reviso dos valores, a concepo do projeto passou a ser mais criteriosa para prever medidas conservacionistas, como o uso racional da gua, da energia, dos recursos naturais, diminuio do impacto no terreno e na produo de resduos, dentre outras.

Esse Trabalho Final de Graduao (TFG) tem como objetivo principal desenvolver o projeto de arquitetura residencial de alto padro com princpios sustentveis. O universo de estudo a Regio Metropolitana de Natal e o terreno est localizado no municpio de Macaba prximo ao limite com o municpio de So Gonalo do Amarante, dentro da fazenda Pajuara, com acesso principal pela RN 160. Destacam-se a posio privilegiada do terreno, localizado numa rea favorvel captao dos ventos dominantes e resguardado do centro urbano de Macaba. O exerccio projetual adota a metodologia do LEED para casas e o selo brasileiro de eficincia energtica, a racionalizao dos recursos na construo, bioclimatologia e eficincia energtica, energias renovveis, uso eficiente da gua e impacto da construo no stio.

Os objetivos especficos so:

Analisar princpios de racionalizao da construo, a fim de evitar desperdcios no uso dos materiais e na produo de resduos da proposio projetual.

Estudar alternativas de economia de energia na arquitetura, para obter um projeto com baixo consumo, confortvel e saudvel.

Levantar referncias de projetos de projetos que compatibilizem eficincia energtica e racionalizao na construo.

Elaborar o projeto residencial. Avaliar o desempenho e eficincia do projeto, afim de classificar o impacto do

projeto residencial.

Foram muitas as motivaes pelo tema. Inicialmente, uma oportunidade do exerccio de prticas de coordenao modular e paginao do projeto, compatvel com o desenvolvimento de solues e alternativas de sistemas construtivos mais prticos e de baixo impacto. H tambm motivao em conceber projetos socialmente e ecologicamente mais justos,

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integrados com o meio ambiente, evitando espaos subutilizados e ostentao desnecessria. Finalmente, h a motivao em dar continuidade s atividades de pesquis, pois a autora participa no Laboratrio de Conforto Ambiental da UFRN, principalmente na rea de ventilao natural e eficincia energtica em clima quente e mido.

O trabalho est dividido em quatro etapas, o Referencial Terico, os Estudos de Referncias, o Desenvolvimento do Projeto e a Avaliao do Projeto. No Referencial Terico destacam-se as abordagens para o desenvolvimento de um projeto residencial com reduo do impacto ambiental e de sua vida til. Os Estudos de Referncia apresenta projetos de arquitetura que influenciaram na elaborao da proposta arquitetnica do TFG. O Desenvolvimento do Projeto refere-se ao processo projetual da proposta arquitetnica de baixo impacto. Por ltimo, a Avaliao do Projeto refere-se s avaliaes trmicas e energticas do projeto.

Os estudos sobre racionalizao da construo partiu de princpios de paginao do projeto atravs dos conceitos de coordenao modular e da utilizao do sistema construtivo baseado em painis de vedao pr-fabricados, que possibilitam um baixo cronograma da obra e baixa produo de resduos. Para tanto, realizou-se a reviso bibliogrfica a procura de conceitos e referncias arquitetnicas. A reviso se deu atravs de visitas a Biblioteca Central Zila Mamede-BCZM da UFRN, a Biblioteca Setorial do Curso de Arquitetura e Urbanismo-CEPAU, de consulta a documentos via internet, dissertaes e teses universitrias e artigos cientficos de anais de congresso.

A pesquisa referente economia de energia na arquitetura se fundamenta em trs conceitos. Primeiro, a energia incorporada dos materiais, que trata do consumo energtico na produo do material pr-construo. Segundo, a eficincia energtica na arquitetura, que trata principalmente de proposies projetuais bioclimticas. Por ltimo, as energias renovveis, que trata da produo de energia com fontes renovveis.

A elaborao do projeto arquitetnico foi realizada com base nas metodologias do selo de eficincia energtica brasileiro, do LEED for homes, da adoo de proposies bioclimticas e da aplicao dos conceitos pesquisados nas fases anteriores.

Na etapa de avaliao do projeto arquitetnico so apresentadas as simulaes computacionais de desempenho energtico de edificaes e de ventilao natural, realizadas no software Design Building, e a classificao do projeto atravs do Selo de eficincia energtica brasileiro e do selo do LEED para residncias.

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1 Reviso Bibliogrfica

A reviso bibliogrfica destaca as abordagens para o desenvolvimento de um projeto residencial com reduo do impacto ambiental e de sua vida til. A princpio, a reviso Bibliogrfica introduz o macrotema de sustentabilidade na arquitetura. Em seguida, aborda duas metodologias de avaliao ambiental, uma difundida mundialmente e outra nacional: o LEED for Homes e a regulamentao de eficincia energtica para casas brasileiras, respectivamente. A partir do estudo das metodologias selecionou-se sub-temas a serem explorados, tais como, a arquitetura bioclimtica e a eficincia energtica, a racionalizao na arquitetura, o impacto do uso de materiais, o uso de energias renovveis, o uso eficiente da gua e o impacto da implantao no terreno.

Casa Pajuara

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Arquitetura sustentvel

As alteraes climticas registradas nas ltimas dcadas, o crescimento desordenado das cidades, assim como os registros de esgotamento dos recursos naturais, reforam a importncia das mudanas de hbitos. Ou seja, todos so responsveis pelo que restar para prximas geraes. A preocupao com crescimento sustentvel inicialmente restringia-se as esferas econmica e ambiental. Em 1983, a ONU criou a Comisso Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento, que definiu desenvolvimento sustentvel em trs vertentes principais: aquilo que economicamente vivel, ecologicamente correto, e socialmente justo. Gradativamente o termo passou a ser aplicado em vrias outras atividades humanas, especialmente na arquitetura onde a adoo de medidas eficientes e com comprometimento cada dia mais necessria (NAKAMURA e ROMERO, 2006).

No Brasil, os principais problemas de impacto ambiental identificados em construes podem ser agrupados em trs grupos: os problemas de consumo de energia, de gerao de resduos e poluentes, e alterao da paisagem.

A evoluo tecnolgica dos sistemas prediais do sculo XX, a disponibilidade de recursos energticos com baixo custo, e a falta de preocupao do impacto ambiental levaram a sociedade a optar pelos condicionadores de ar e iluminao artificial em detrimento da arquitetura passiva, que era a principal forma de obteno de conforto trmico e luminoso. Gradativamente, os princpios bioclimticos foram esquecidos ou menosprezados. As preocupaes com clima local, orientao geogrfica e caractersticas do entorno foram negligenciadas gradativamente do processo projetual. Como agravante, a difuso de modimos arquitetnicos, freqentemente inadequados s condies locais, contribuiu para acentuar ainda mais a dependncia da edificao em relao aos sistemas prediais, causando um uso indiscriminado de energia, e aumentando desnecessariamente a poluio criada por sua gerao. Com as crises do petrleo e de energia, foram tomadas as primeiras medidas de economia desses recursos (CORBELLA e YANNAS, 2003; PEDRINI, 2008).

No Brasil os recursos energticos esto em sua maioria em regies pouco desenvolvidas, com restries ambientais e distantes dos grandes centros urbanos. Dois dos desafios da sociedade promover o desenvolvimento dessas regies, preservando a sua diversidade biolgica e garantindo o suprimento energtico das regies mais desenvolvidas. Portanto, cada vez mais importante o consumo racional da energia e o desenvolvimento de tecnologias de gerao de energia limpa integrada arquitetura e acessvel populao (ANEEL, 2002).

Alem de problemas relacionados energia, a construo civil responsvel por grande parcela na produo de lixo nas cidades brasileiras, superando a produo de lixo domstico em alguns lugares. Em Salvador (BA), a quantidade de entulho recolhida em obras e reformas de aproximadamente 60% do total de lixo da cidade; em Goinia (GO) e em Porto Alegre (RS) esse ndice de 55%. Em So Paulo, so recolhidas diariamente 4.000 toneladas de lixo de construes pelas concessionrias da prefeitura (BCHTOLD, 2008). Segundo Camargo, 2008, a maioria dos municpios ainda no possui estrutura na rea ambiental para fiscalizar e regulamentar a destinao desses resduos (BCHTOLD, 2008).

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Interessados na resoluo do problema da gerao de lixo na construo civil, muitos pesquisadores estudam a reciclagem desses resduos. Em menor nmero esto os que estudam sistemas construtivos racionais com baixa gerao de resduos e de menor impacto. Pesquisas sobre a reciclagem de entulhos cermicos e cimentcios so importantes, porm oferecem solues emergenciais e no resolvem o problema da gerao de lixo pelas construes brasileiras. A difuso de sistemas construtivos limpos pode ser uma soluo porque evita a produo desses resduos no canteiro de obras, resolvendo o problema em sua origem.

A alterao da paisagem provocada pela implantao de construes a mais visvel pela sociedade. Dentre os malefcios gerados esto alterao do micro-clima local, o aumento do desmatamento, a eroso do solo e a diminuio da rea permevel. Um projeto de arquitetura que no respeita a paisagem e a infra-estrutura onde se insere, contribui para o aparecimento de graves problemas urbanos, cada vez mais freqentes nas grandes cidades, como o aumento da sensao de desconforto trmico, estagnao da ventilao, enchentes, deslizamentos de terra e o aumento da poluio.

A responsabilidade do profissional de arquitetura vai alm do projeto arquitetnico. No exerccio projetual, deve-se considerar a aplicao do sistema construtivo e as relaes do edifcio com o entorno. A arquitetura flui dentro malha da cidade, o que implica em um planejamento integrado com o entorno, que vai alm da esttica. Na arquitetura as aes que envolvem a produo de construes sustentveis ainda so discutveis. Porm os conceitos que fundamentam a maior parte das proposies so a racionalizao da gesto dos recursos naturais, a anlise do processo industrial (da produo do material de construo), o uso e o ciclo de vida dos materiais, o desenvolvimento de novas matrias primas, o uso de energias renovveis, a eficincia energtica da edificao, e respeito ao ambiente (NAKAMURA e ROMERO, 2006).

O tema de desenvolvimento sustentvel na arquitetura est em destaque e hoje abordado em stios eletrnicos especializados, em revistas (diversas) e programas televisivos. Apesar dessa divulgao, o conceito de arquitetura sustentvel vem perdendo seu carter cientfico, clareza e preciso, sendo muitas vezes usado por profissionais do ramo de forma leviana, inadequada e mal-intencionada, apenas para agregar valor ao projeto (TABACOW, 2006).

Visando a promoo de edifcios eficientes que incorporem conceitos com comprometimento, em muitos pases tm surgido iniciativas privadas e publicas na criao de selos para classificao de edifcios verdes. Eles apresentam metodologias para conduzir e avaliar um projeto eficiente e de baixo impacto ambiental. As aes prevem a promoo do projeto visando o esclarecimento da populao, atrao de clientes e profissionais. E assim, contribuir para a preservao de espaos saudveis nas cidades.

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Metodologias de avaliao ambiental

O interesse de diversos pases no desenvolvimento de mtodos de avaliao e minimizao do impacto ambiental dos edifcios teve incio na dcada de 90, devido ao impacto causado pelas construes e as previses de alteraes climticas. O objetivo dessas metodologias de avaliao orientar projetistas, conscientizar a populao e encorajar o mercado em produzir edifcios com nveis superiores de desempenho ambiental e qualidade de vida (SILVA, 2007).

Dentre os mtodos nacionais e internacionais vigentes para avaliao de casas sustentveis e eficientes energeticamente foram estudados duas metodologias. A primeira o LEED for homes, internacional e difundida mundialmente, voltada para avaliar a sustentabilidade de casas. A segunda o selo de eficincia energtica para edificaes unifamiliares, nacional e em fase de implantao, voltada para avaliar a eficincia energtica de residncias.

LEED for Homes

O LEED um selo norte-americano difundido globalmente. Teve origem atravs do US Green Building Council (USGBC), e consiste em um programa de classificao de desempenho de edificaes, visando o desenvolvimento e a implementao de prticas de projeto e construo ambientalmente responsveis.

O LEED oferece prticas para classificar um edifcio como verde ou GreenBuilding1. O selo incentiva a colaborao de todos os profissionais da indstria civil no exerccio projetual, como arquitetos e urbanistas, paisagistas, engenheiros civis, engenheiros mecnicos, consultores e trabalhadores diretos e indiretos. O LEED for Homes uma variao da proposta original e tem como objetivo promover prticas sustentveis em projetos residenciais. Sua inteno que as novas casas sejam pelo menos 25% mais eficientes (SILVA, 2007; LEED for Homes Rating System, 2008), incorporando prticas como:.

eficincia energtica; eficincia de recursos hdricos; eficincia de recursos de construo, atravs de melhoria de projeto, seleo e

utilizao de materiais e prticas de construo;

eficincia no uso do solo; e melhoria na qualidade do ambiente interno, para preservar a sade dos ocupantes.

O selo avalia a eficincia e o processo projetual do edifcio e requer um mnimo de desempenho para obter certificao. Dependendo dos pontos alcanados, so indicadas

1 O LEED define um GreenBuilding como sendo aquele que utiliza o uso racional de energia, da gua, dos materiais e do terreno de maneira a proporcionar ambientes confortveis, com baixo consumo, manuteno, e integrados ao meio ambiente.

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quatro classificaes: o certificado, o selo prata, o selo ouro e o selo platina. possvel atingir um mximo de 136 pontos (Tabela 1).

Tabela 1 Classificao de certificao do LEED e os referentes pontos.

Nveis de certificao do LEED for Homes Nmero de pontos requerido para certificao Certificado 45-59

Prata 60-74 Ouro 75-89

Platino 90-136 Total de pontos 136

Fonte: (LEED for Homes Rating System, 2008; USGBC, 2008)

O selo utiliza ajustes na pontuao da tabela de classificao para incentivar projetos residenciais racionais. Casas menores consomem menos materiais, e menos energia. Por isso o LEED desconta pontos dessas casas e acrescenta pontos para casas maiores. O clculo considera a rea total da edificao em relao ao nmero de quartos conforme a tabela 2. Por exemplo, uma casa de dois quartos com 90 m2 considerada como sendo uma casa racional e por isso precisa atingir apenas 36 pontos (45 09 pontos) para receber o certificado mnimo do LEED for Homes.

Tabela 2 Ajuste de pontos para certificao.

MAXIMO DE REA (M) PARA O NMERO DE QUARTOS 1 quarto 2 quartos 3 quartos 4 quartos 5 quartos

Ajuste de pontos

57 88 120 164 180 -10 59 92 124 171 187 -09 61 96 130 177 194 -08 63 99 135 185 202 -07 66 103 139 191 210 -06 69 108 146 200 218 -05 71 111 151 207 227 -04 74 116 157 215 236 -03 77 121 163 223 245 -02 80 125 170 232 254 -01 84 130 176 241 265 0 (neutro) 87 135 183 251 275 +01 90 140 190 261 286 +02 94 146 198 271 297 +03 97 151 206 281 308 +04 101 158 214 293 321 +05 105 163 222 305 333 +06 110 170 231 316 346 +07 113 177 241 329 360 +08 118 184 250 342 374 +09 123 191 259 355 380 10

Fonte: (USGBC, 2008)

Os pontos de classificao do LEED so divididos por itens, que so divididos por sees e estas divididos por prticas. Alguns itens exigem um mnimo de pontuao a ser cumprida. Algumas prticas so consideradas pelo selo como pr-requisitos sendo, portanto, obrigatrias. Boas prticas valem um ponto e prticas mais eficientes valem dois pontos. Os itens e sees so divididos conforme mostrado na tabela 3. Observa-se que a categoria de maior peso para classificao a eficincia energtica, representando 38 pontos e correspondendo a 28% da pontuao mxima.

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Tabela 3 Estrutura dos crditos do LEED for Homes.

ITENS SEES N. mximo de pontos

Planejamento itegrado do projeto* 04 Durabilidade do processo de planejamento* 03

Inovaes e processo de projetao (no requer um

mnimo de pontos) Inovaes ou projeto integrado com meio 04 Conformidade com o LEEDND Neighborhood Ou... 10

Seleo de rea 02 Locais preferenciais 03

Infra-estrutura 01 Recursos da comunidade 03

Localizao e vnculos e conexes/acessos (No

requer um mnimo de pontos)

Acesso a espaos abertos 01 Minimizao do impacto de construo no stio* 01

Paisagismo eficiente* 07 Minimizao de ilhas de calor 01

Gesto da gua superficial 07 Controle de pragas sem uso de substncias txicas 02

Sustentabilidade do stio (requer um mnimo de cinco

pontos)

Compacidade do projeto 04 Reuso de gua 05

Sistema de irrigao eficiente 04 Uso eficiente da gua

(requer um mnimo de trs pontos) Uso da gua no interior da residncia 06

Otimizar o desempenho de energia usando Energy Star* 34 Aquecimento da gua 03

Energia e atmosfera (no requer um mnimo de

pontos) Gesto/seleo de refrigerantes* 01 Sistema estrutural eficiente quanto ao uso de materiais* 05

Produtos ambientalmente preferveis* 08 Materiais e recursos (requer um mnimo de dois pontos)

Gesto de resduos* 03 Exaustor local 02 Filtros de ar 02

Energy Star prevendo uso de ar condicionado Ou... 13 Controle de contaminao 04 02** Proteo contra Radnio* 01

Proteo contra poluentes nas garagens* 03 Distribuio dos espaos aquecimento e resfriamento* 03

Condies de ventilao externa* 03 02** Controle da umidade 01

Qualidade do ambiente interno

Ventilao contra combusto* 02 Instruo dos proprietrios* 02 Educao e aprendizado Instruo dos construtores 01

Total de pontos 136 * Os itens possuem pr-requisitos a serem cumpridos. **Caso utilizao do Energy Star, ainda h possibilidade de mais 2 pontos atravs do item. Fonte: (USGBC, 2008)

Dentre outras medidas, destaca-se a diminuio o impacto no terreno, preservao da qualidade do ambiente interno contra contaminaes, uso de gua de maneira inteligente, concepo de sistemas estruturais eficientes quanto ao uso de materiais e escolha de materiais com baixo impacto ambiental (Figura 1).

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0

10

20

30

40processo de projetao

localizao e acessos

impacto no terreno

uso eficinte da gua

eficincia energtica

sistema construtivo e materiais

qualidade ambiental

educao

Pontuao mxima no LEED forHomes

Figura 1. Pontuao mxima do LEED for homes entre as categorias consideradas pelo selo. Fonte: (USGBC, 2008). Nota: elaborado pela autora

O LEED utiliza a base estatstica do Energy Star2 como requisito no item de desempenho de energia, porm o Energy Star no se adqua a avaliao do desempenho de edifcios brasileiros. Logo, para o uso da metodologia do LEED no Brasil, deve-se adequar o item de eficincia energtica ao contexto do pas, utilizando mtodos desenvolvidos nacionalmente, como o selo de Eficincia energtica do Procel.

Selo brasileiro de Eficincia Energtica

O Procel Edifica, em convnio com consultores, est desenvolvendo a regulamentao do nvel de eficincia energtica de edificaes residenciais Brasileiras. O mtodo est em fase de testes e tem carter de uso voluntrio. A partir de sua implementao, ter cunho obrigatrio num prazo de cinco anos, sancionado pelo decreto-lei 4.059 de 19 de dezembro de 2001 (PROCEL, 2007).

O selo brasileiro de desempenho energtico de edifcios residenciais tem o objetivo de criar condies para a etiquetagem de casas quanto a seu desempenho de energia (PROCEL, 2007). Ele classifica o nvel de eficincia de edificaes numa escala alfabtica que vai de A(melhor desempenho) a E(pior desempenho), a partir da anlise de quatro requisitos bsicos:

envoltria; sistema de condicionamento ambiental; sistema de aquecimento de gua; e sistema de iluminao e equipamentos.

Segundo a regulamentao, as edificaes devem adotar as normas brasileiras vigentes de desempenho trmico de edificaes como pr-requisito. O selo oferece dois mtodos para o

2 O Energy Star uma base estatstica de dados de consumo e gastos de energia em edifcios norte-americanos. A base partiu de pesquisas feitas pelo Departamento de Energia americano, a partir de uma amostra de 2000 edifcios que representavam mais de 7000 edificaes. A anlise identificou os componentes principais do consumo de energia dos edifcios e o impacto relativo destes componentes no consumo para seus diferentes climas (SILVA, 2007).

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clculo de eficincia e oferece bonificaes para iniciativas complementares. O mtodo simplificado avalia os quatro requisitos bsicos atravs de uma equao, dando pesos a cada um de acordo com sua importncia para a eficincia da edificao nas diferentes regies brasileiras. O mtodo de simulao, mais complexo, requer um software capaz de simular o desempenho trmico da edificao durante todas as horas do ano a partir de um arquivo climtico de referncia (PROCEL, 2007).

O mtodo simplificado avalia os requisitos de envoltria, condicionamento ambiental, sistema de aquecimento de gua e o sistema de iluminao e equipamentos, somadas as bonificaes, que se referem ao uso de sistemas de economia de gua, de desempenho de eletrodomsticos com eficincia A e substituio de aquecimento eltrico por solar em piscinas. Para cada regio brasileira, o regulamento aplica pesos diferentes para cada grupo de anlise, conforme equao e tabela a seguir:

PT=a.EN + b.{(CA.AC\AU)+[(1-AC\AU).5]} + c.AA + d.IE + Bonificaes Onde: PT = Pontos EN= equivalente envoltria CA= equivalente a condicionamento ambiental AA =equivalente a aquecimento de gua IE= equivalente iluminao e equipamentos AC = Somatrio da rea dos pisos condicionados artificialmente AU = rea dos pisos dos ambientes de ocupao, retirando a garagem. A,b,c,d, =coeficientes

Tabela 4 Coeficientes da equao.

Regio Geogrfica Coeficientes Norte Nordeste Centro-oeste Sudeste Sul

a 0,46 0,50 0,43 0,46 0,37 b 0,39 0,26 0,18 0,10 0,31 c 0,02 0,14 0,27 0,26 0,24 d 0,13 0,10 0,12 0,18 0,08

Fonte: Pesquisa de mercado da Eletrobrs apud (PROCEL, 2007)

Os pontos obtidos na equao anterior iro definir a classificao geral da edificao conforme mostra a tabela a seguir:

Tabela 5 Classificao geral.

Pontos (PT) Classificao geral 4,5 A

3,5 a

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Segundo o regulamento, o nmero de graus-hora deve considerar as temperaturas operativas3 cujas temperaturas bases so:

temperatura base de aquecimento: 18C temperatura base de resfriamento: 26 C

A temperatura operativa calculada por meio da equao a seguir:

To=A.Ta +(1-A).Tf

Onde: Ta a temperatura do ar (C) Tf a temperatura radiante mdia4 (C) A = 0,5 para velocidade do ar

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Arquitetura bioclimtica e uso eficiente de energia

A arquitetura bioclimtica faz uso dos recursos passivos5 para proporcionar o conforto ambiental e qualidade de vida aos usurios. A arquitetura voltada para eficincia energtica aquela que aperfeioa o uso da energia empregada para gerar conforto ambiental: um edifcio seria mais eficiente energeticamente que outro quando proporciona as mesmas condies ambientais com menor consumo energtico (LAMBERTS, DUTRA et al., 2004). Ambas as abordagens podem se complementar e ambas esto relacionadas diretamente sustentabilidade porque contribuem na qualidade de vida do ser humano e na reduo da necessidade e/ou do uso de sistemas prediais de iluminao artificial e ar condicionado, consumidores de energia (Figura 2).

A arquitetura sustentvel a continuidade mais natural da bioclimtica, considerando tambm a integrao do edifcio totalidade do meio ambiente, de forma a torn-lo parte de um conjunto maior. a arquitetura que quer criar prdios objetivando o aumento da qualidade de vida do ser humano no ambiente construdo e no seu entorno, integrando com as caractersticas da vida e do clima locais, consumindo a menor quantidade de energia compatvel com o conforto ambiental, para legar um mundo menos poludo para as futuras geraes. (CORBELLA, 2003, p 17).

Figura 2. Desconsiderao de proposies bioclimticas para o clima quente e mido ocasionando aumento do consumo energtico. Nota: elaborado pela autora.

Estratgias bioclimticas podem ser encontradas na arquitetura verncula em qualquer perodo, porm o termo foi difundido somente na dcada de 1960 pelos irmos Olgyay. Ela se

5 Recursos passivos so aqueles que no necessitam de energia eltrica para funcionar, como o caso de brises que sombream, peitoris que ventilam, inrcia trmica que atrasam o fluxo de calor e isolamento trmico que reduz a transferncia de calor.

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caracteriza pela influncia do clima nas decises arquitetnicas para integrar o espao ao ambiente e deix-lo confortvel. Em projetos bioclimticos, considerada a integrao das variveis climticas locais a fatores como o partido arquitetnico, orientao, tamanho e o tipo dos elementos de aberturas, e as caractersticas termofsicas dos materiais (GALLO, 1998).

Desempenho energtico

No Brasil 42% da energia eltrica consumida utilizada por edificaes residenciais, comerciais, e pblicas. O setor residencial corresponde a 23% do total nacional consumido, sendo o que mais cresceu nos ltimos anos. No pas o consumo eltrico quase triplicou em dezoito anos. Se prosseguir dessa forma, a capacidade de produo de energia eltrica do Brasil ser insuficiente em pouco tempo, sendo necessrio adotar energias no renovveis, como o carvo e outras com maior impacto ambiental (LAMBERTS, DUTRA et al., 2004).

Para atenuar o risco de esgotamento do potencial de gerao de energia eltrica, necessrio atuar na otimizao do seu uso por meio da produo de edificaes mais eficientes energeticamente. Essas edificaes no somente consideram uso de equipamentos eltricos eficientes e, principalmente, de projetos arquitetnicos que utilizem recursos passivos e bioclimticos para que haja economia tambm nos sistemas de iluminao e condicionamento de ar. Essas medidas em larga escala contribuem para evitar o aumento do consumo eltrico do pas e em pequena escala contribuem na economia de energia da edificao (LAMBERTS, DUTRA et al., 2004).

Na concepo de projetos eficientes, fundamental o estudo das condicionantes climticas para compatibilizar com o programa de necessidades, para responder simultaneamente ao conforto e a esttica de uma maneira eficiente, inteligente e integrada (LAMBERTS, DUTRA et al., 2004).

Variveis de conforto trmico

As condies que possibilitam um lugar confortvel dependem da localizao e condies geogrficas, das condies humanas fsicas (adaptabilidade) e de fatores sociais e culturais (tipo de vestimenta usada, atividade realizada, etc). Por isso, possvel encontrar pessoas insatisfeitas com o calor mesmo quando as condies ambientais so favorveis caso estejam estressadas ou mais agasalhadas. Por outro lado, pessoas podem estar satisfeitas em condies desfavorveis se estiverem muito motivadas (PEDRINI, 2008).

A concepo de um projeto de arquitetura confortvel leva em considerao as condies climticas e a situao de onde est o terreno. As condies climticas mudam com a latitude do local e estao do ano. Compete ao arquiteto elaborar projetos confortveis com um mnimo de consumo, mesmo em situaes climticas desfavorveis. As variveis do clima que devem ser consideradas nos projetos bioclimticos so: temperatura do ar, umidade, velocidade e direo do vento e a radiao solar.

Na temperatura do ar, duas estatsticas devem ser consideradas na fase de projetao: as mdias de temperatura ao longo do ano e, a amplitude trmica ao longo do dia. Estes dados so importantes para ajudar na adoo de estratgias projetuais que evitem ganhos trmicos

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em perodos quentes e perdas em perodos frios, bem como, auxiliar a escolha dos materiais com propriedades termofsicas adequadas.

A umidade tem um papel menor quanto influncia no conforto trmico. Segundo Szokolay (apud PEDRINI, 2008) umidade relativa entre 30% e 65% no tem efeito sobre o conforto trmico. Porm, ambientes com alta umidade aumentam a sensao de desconforto, por dificultar a evaporao do suor sobre a pele. Umidades muito baixas provocam efeitos nos seres humanos, como ressecamento cutneo e das mucosas.

A velocidade e a direo dos ventos so fatores usualmente utilizados na caracterizao da ventilao local e regional, que tem a funo de intensificar as trocas de calor e promover a renovao do ar interno. Se a temperatura do ar menor que a do corpo, as sensaes trmicas provocadas pelo vento podem variar entre frio a agradvel. Porm se a temperatura do ar maior, o movimento do ar pode causar desconforto ao calor. Os projetos devem considerar as orientaes predominantes, as velocidades mdia e mxima, a freqncia dos perodos de calmaria, e as provveis obstrues provocadas pelo entorno.

A radiao solar a principal fonte de energia do globo terrestre e, parcialmente absorvida pela atmosfera. responsvel pelo aquecimento natural do planeta e varia sazonalmente de acordo com a latitude. Na arquitetura podemos utilizar a radiao solar para aquecer ambientes em perodos frios ou barr-la para evitar ganhos trmicos nos perodos quentes. Um mtodo para auxiliar a correta utilizao da radiao solar examinar a trajetria solar na abbada terrestre e sua influncia no projeto atravs das cartas solares.

Arquitetura bioclimtica no clima quente e mido de Natal-RN.

A localizao de Natal-RN propicia um clima quente e mido, pois est localizado no litoral do Nordeste brasileiro e prximo ao equador (latitude 05 50 10S e longitude 35 12 27O). Ele apresenta duas estaes bem definidas: vero e poca de chuvas no perodo de janeiro a agosto. A amplitude de temperatura ao longo do dia pequena e varia entre aproximadamente 24 a 31Co.

Segundo recomendaes de Holanda (1976) para clima quente e mido, a arquitetura bioclimtica valoriza o sombreamento, a ventilao e a integrao com a natureza. Os projetos devem recuar as paredes em relao aos beirais de modo a ficar protegidas do Sol, calor, chuva e da umidade. Os fechamentos e aberturas devem ser protegidos da radiao solar e permeveis ao vento, permitindo ambientes abertos, fluidos e integrados. Para tanto, o espao interno deve ser contnuo evitando-se paredes. Apenas os espaos ntimos devem ser abrigados. Nos fechamentos, recomenda-se usar materiais refrescantes ao toque. possvel tirar proveito do partido esttico das estratgias, criando objetos valorizados pela luz e sombras, aproveitando o apelo da vegetao e at projetando padres de aberturas em funo da orientao do local onde ser empregada. Os projetos proporcionam ambientes frescos, saudveis e em contato com a natureza, onde possvel participar do desenrolar do dia e das animaes provocadas pelo vento (HOLANDA, 1976).

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Figura 3. Cobogs, projeto de Lcio Costa. Fonte: Costa (1995)

Figura 4. Projetando padres de aberturas protegidas da radiao trmica e permeveis ao vento. Fonte: Holanda apud Costa (1976)

A anlise bioclimtica do clima de Natal por meio do mtodo de Givoni6 e arquivo climtico de referncia do tipo TRY7 indica uma predominncia de horas de desconforto por calor (85% do ano). O percentual das horas de desconforto por frio inexpressivo, e apenas 14% de horas/ano apontam o clima como confortvel (Tabela 5).

Tabela 6 Caracterizao geral do clima de Natal/ RN.

Condio Percentual de horas de desconforto durante um

ano Conforto 14%

Desconforto 86% Frio 0,58% Calor 85,42%

Fonte: (GOULART, LAMBERTS et al., 1998) Figura 5. Dados do clima de Natal/ RN. Fonte: (GOULART, LAMBERTS et al., 1998)

As estratgias bioclimticas indicadas para obter conforto do clima de Natal para algum em repouso dividem-se em seis categorias (Tabela 7). A ventilao a principal das estratgias, resolvendo 84% das situaes de desconforto durante o ano, sendo mais relevante nos meses entre outubro e janeiro (Figura 6). O uso de condicionador de ar recomendado para menos de 1% das horas de desconforto, sendo inexpressivo como estratgia projetual.

Figura 6. Influncia da ventilao no percentual mensal de horas de conforto em Natal- RN. Fonte: (MARSH, 2003)

6 O mtodo de Givoni foi desenvolvido em Israel, EUA e Europa, considerando as caractersticas do clima, a freqncia de conforto e as estratgias passivas para obteno de conforto trmico.

7 O arquivo climtico de referncia contm dados climticos de um ano representativo de uma cidade especfica. Em Natal, os dados climtico de referncia so do ano de 1954.

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Tabela 7 Estratgias bioclimticas para o clima de Natal/ RN 02 - Ventilao 70,1%

10 - Ventilao/Massa 1,2 % 11- Ventilao/Massa/

Resfriamento Evaporativo 12,9 %

04- Massa Trmica p/ Resfriamento

0,1%

12- Massa/Resfriamento Evaporativo

0,0 %

13- Massa Trmica/ Aquecimento Solar

0,68 %

05- Ar Condicionado 1.0 % Fonte: (GOULART, LAMBERTS et al., 1998)

Figura 7. Estratgias bioclimticas para o clima de Natal/ RN. Fonte: (GOULART, LAMBERTS et al., 1998)

Devido sua localizao geogrfica e condio de cu, a radiao solar de Natal alta durante todo o ano principalmente entre as 10h00min e 16h00min. Conforme mostra a Figura 8, os valores ultrapassam os 1.000 W/m. Como o clima j possui alta freqncia de desconforto por calor, ganhos trmicos por radiao devem ser evitados nos ambientes. Portanto, importante que os edifcios sejam protegidos utilizando elementos de sombreamento.

Figura 8. Grfico de temperatura do ar e incidncia da radiao solar durante o ano em Natal/RN. Fonte: (MARSH, 2003)

Sombreamento

O sombreamento uma estratgia de obstruo da radiao solar direta para evitar ganhos trmicos, que podem ocorrer por incidncia em aberturas e por absoro e conduo em superfcies opacas. Nas superfcies opacas, as principais variveis associadas ao desempenho trmico e a proteo da radiao so a transmitncia trmica (U) e a absortncia () ou fator de calor solar (FCS)8. A transmitncia trmica caracteriza a capacidade de 8 Transmitncia Trmica (U) corresponde ao inverso do quociente da diferena de temperatura verificada entre as superfcies de um elemento ou componente construtivo pela densidade de fluxo de calor, em regime estacionrio. Fator de Calor Solar (FCS) corresponde ao quociente da energia solar absorvida por um componente pela energia solar total incidente sobre a superfcie externa do mesmo (ABNT, 2005b)

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transferncia de calor de fechamentos opacos e transparentes entre dois ambientes (ar a ar) por unidade de rea quando houver diferena de unidade de temperatura. A transmitncia est associada condutividade trmica e espessura de cada material de um sistema construtivo. Quanto maior o U, maior a transferncia de calor. O Fator de Calor Solar refere-se frao de calor absorvida e transmitida pelo fechamento para o interior da edificao. Ela est relacionada com as propriedades da superfcie do material de refletir a radiao ou absorv-la. Quanto maior o FCS, mais radiao absorvida e transmitida para o interior (LAMBERTS, DUTRA et al., 2004; ABNT, 2005a; PEDRINI, 2008). Por exemplo, duas paredes com a mesma propriedade de transmitncia, uma de cor branca e outra de cor preta, a superfcie pintada de preto absorver mais radiao em relao parede branca.

As aberturas transparentes permitem a passagem parcial da radiao solar direta, aquecendo diretamente as superfcies internas dos ambientes. Sua contribuio para o desconforto trmico e para o consumo de energia do condicionador de ar depende de quantidade de radiao solar transferida para o interior. O sombreamento de aberturas tem a funo de reduzir ou eliminar a entrada de radiao direta, e seu efeito est relacionado com o tamanho da abertura, o tipo de ocupao e o fator solar (FS), que corresponde quantidade de radiao solar que passa pelo vidro em relao incidente. Um vidro comum deixa passar quase 90% de toda a radiao solar incidente.

Figura 9. Transmisso da radiao nos fechamentos opacos e transparentes.

Fonte:(LAMBERTS, DUTRA et al., 2004)

Em Natal, a incidncia de radiao solar no plano horizontal a mais alta, acentuando a importncia da coberta. Freqentemente a cobertura responsvel pela maior parte dos ganhos trmicos nos ambientes e por isso recomendado materiais com alta refletividade (cores claras e superfcies polidas) para que reflitam a luz do sol, e uso de isolamento trmico para aumentar a resistncia passagem de calor (TRINDADE, 2006).

Os fechamentos verticais opacos e translcidos recebem radiao solar em todas as orientaes, no s nas direes leste/oeste, como muitos pensam. As fachadas voltadas para Norte recebem insolao nas horas do dia principalmente no inverno. As fachadas a Sul recebem insolao nas horas do dia principalmente no vero. As fachadas a Leste recebem insolao durante todas as manhs em todos os dias do ano. As fachadas a Oeste recebem insolao durante todas as tardes em todos os dias do ano (Figura 10).

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Figura 10. Incidncia da radiao direta em Natal de acordo com a orientao da fachada. Nota: elaborado pela autora

Para fechamentos verticais, recomendam-se protees solares de acordo com cada situao projetual (Figura 12). Se bem desenvolvidas, essas protees valorizam o projeto arquitetnico e reduzem custo com condicionamento artificial. Em aberturas envidraadas o uso de vidros eficientes (menor FS) pode ser at descartado com a eficcia dos protetores solares das janelas. Da mesma maneira uma parede bem protegida da radiao direta pode ter superfcies com cores escuras.

Figura 11. Sombreamento da radiao direta em clima quente. Fonte: (OLGYAY e OLGYAY, 1957)

Figura 12. Estudos de protees de superfcies envidraadas. Fonte: (FERNANDES, 2007)

H poucas recomendaes quanto ao controle de ganho de calor, sobretudo da radiao solar. A norma 90.2 (ASHRAE, 2004) foi desenvolvida nos EUA para edificaes residenciais com objetivo de definir os mnimos requisitos de eficincia energtica e suas recomendaes para o Nordeste brasileiro so exageradas quanto s transmitncias trmicas e fator solar porque no consideram o uso de sombreamento e a absortncia das superfcies. Para cobertura com tico ventilado, as recomendaes da norma so U = 0,1 W/mK; sem tico: U = 0,3 W/mK. Sendo a refletncia mnima recomendada de 0,65. A transmitncia trmica para o vidro inferior ou igual a 3,8 W/mK e o fator solar igual ou inferior a 0,37.

A NBR 15220-3 (ABNT, 2005c) trata do desempenho trmico das edificaes e de diretrizes construtivas para habitaes unifamiliares de interesse social no possuindo uma norma brasileira para outras tipologias residenciais. A norma recomenda para Natal-RN, a adoo de aberturas grandes e sombreadas, e o uso de materiais de vedao leve e refletora. A transmitncia trmica da parede deve ser menor ou igual a 3,60 W/m.K. e da cobertura deve

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ser menor ou igual a 2,30 W/m.K sem tico ventilado. Na presena de um tico ventilado o limite de transmitncia pode ser multiplicado pelo fator de correo da transmitncia (FT):

FT = 1,17 - 1,07 . h -1,04 Onde: FT = fator de correo da transmitncia h = altura da abertura em dois beirais opostos, em centmetros.

Ventilao

As principais funes da ventilao na arquitetura so a higiene, devido renovao do ar interno, o conforto higrotrmico, devido remoo do calor gerado na edificao, e a durabilidade dos materiais e componentes, devido o controle de umidade acumulado no interior dos ambientes (ARAJO, 1997). Em relao ao conforto trmico em clima quente e mido, Nicol (2004) afirma que a ventilao pode elevar a tolerncia a temperaturas em situaes de desconforto em mais de 3C para a velocidade de 1 m/s (Figura 13).

Figura 13. Influncia do movimento do ar sobre a temperatura de conforto. Fonte: Adaptado de (NICOL, 2004)

O uso de ventilao natural a principal estratgia, depois do sombreamento, a ser considerada nos projetos arquitetnicos em Natal, e por isso a orientao das aberturas deve considerar os ventos predominantes, provveis obstrues do entorno e do partido arquitetnico. Vale destacar que ventos com velocidades altas causam situaes desconfortveis, tais como vo de papeis e de cabelos. Normalmente velocidades do vento de at 1,5 m/s so bem aceitas pelas pessoas (BITTENCOURT e CNDIDO, 2005). Em regies de ventos fortes importante projetar aberturas que possam ser dosadas pelo homem ou que quando totalmente abertas tenham anteparos pra que a presso exercida pelo vento diminua transformando-o em uma brisa agradvel no interior da edificao.

A anlise da rosa dos ventos de Natal-RN se baseou em dados coletados por 36 meses seguidos entre 2003 e 2005, obtidos da estao meteorolgica do Aeroporto Augusto Severo9. O seu uso no ambiente urbano pode implicar em incertezas devido s mdias horrias, porm os dados das demais estaes de medio no esto disponveis ou so menos confiveis (CUNHA, 2005).

9 Os dados so disponibilizados publicamente atravs da internet: http://www.eere.energy.gov /buildings/ energyplus/cfm/weatherdata/weather_request.cfm

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A rosa dos ventos de Natal-RN (Figura 14) indica a predominncia do vento na direo Sudeste com maior freqncia para os azimutes de 135 a 165(Figura 14). As variaes da velocidade do vento numa altura de 10 metros foram agrupadas segundo a freqncia, podendo-se resumir sua predominncia em trs valores mdios: 2,7 m/s; 5,1 m/s e 7,7 m/s (Figura 15).

Figura 14. Rosa dos ventos de Natal/ RN. Figura 15. Grfico da freqncia das velocidades do vento .

Fonte: Compilao dos dados referente aos anos de 2003 a 2005 do Aeroporto Augusto Severo pelo software WRPLOTview (ENVIONMENTAL, 1998 - 2004)

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Racionalizao dos recursos

No Brasil h uma diversidade de tcnicas construtivas das mais avanadas, a tcnicas artesanais baseadas na tradio e despreocupadas em otimizar os recursos. A falta de racionalizao do projeto e do canteiro de obras nas cidades brasileiras reflete nos nmeros: 61% de todo lixo gerado pelo pas so oriundos de restos de telhas, tijolos, concreto e cermica (Figura 16) (BCHTOLD, 2008). Vale salientar tambm, o uso indiscriminado da madeira nas construes como andaimes e escoramento. Em parte, os construtores no investigam a origem dessa madeira, nem qual ser seu destino final. (Figura 17).

Existem diversos programas de reciclagem para entulhos cermicos, cimentcios, entre outros provenientes de construes. Porm, essas medidas no resolvem o problema em sua raiz. A soluo est ligada adoo de medidas racionalizadoras nas etapas de construo para que haja um mnimo de produo de lixo em obra. A tabela 8 apresenta os dados de consumo de materiais tpicos nas construes brasileiras e aponta que os maiores desperdcios esto no uso de argamassas. No caso do emboo os desperdcios chegam a 234% da quantidade necessria para obra.

Figura 16. Resduos de uma construo. Fonte: acervo pessoal

Figura 17. Uso indiscriminado de madeira como apoio. Fonte: (MARTINI, 200_)

Tabela 8 Balano geral de perdas de materiais em processos construtivos conforme pesquisa nacional em 12 estados (perdas percentuais).

Materiais/Componentes mdia Mediana Min. Mx

Concreto usinado 09 09 02 23 Ao 10 11 04 16

Blocos e tijolos 17 13 03 48 Emboo ou massa nica - interno 104 102 08 234

Contrapiso 67 53 11 164 Placas cermicas 16 14 02 50

Gesso 45 30 14 120 Fonte: Finep/senai/pcc 1998 apud (SOUZA e DEANA, 2007)

Considera-se que um empreendimento apresenta trs etapas principais onde possvel exercer medidas racionalizadoras: a concepo, onde se define a dimenso de ambientes e o

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produto que ser utilizado; a da produo, que se refere constituio do produto; e a da utilizao, que se refere utilizao e manuteno ao longo de sua vida til (SABBATINI, 1989).

"racionalizao construtiva um processo composto pelo conjunto de todas as aes que tenham por objetivo otimizar o uso de recursos materiais, humanos, organizacionais, energticos, tecnolgicos, temporais e financeiros disponveis na construo em todas as suas fases"(SABBATINI, 1989).

A fase de concepo exerce uma grande influncia quanto ao consumo de materiais por rea de obra produzida. Para evitar desperdcios no projeto deve-se considerar um sistema construtivo racionalizado com uma postura modular e ambientes compactados. A compacidade dos ambientes tem influncia direta na quantidade de materiais a ser utilizado em obra. Para avaliar a compacidade de uma ambiente deve-se fazer a relao entre sua rea e permetro (Figura 18). Uma mesma rea pode dar margem ambientes com permetros de tamanho distintos. A quantidade de material utilizado seria diretamente proporcional ao permetro adotado nos ambientes. Formas como o crculo, neste sentido, seria o mais racionalizado, porm de difcil composio e coordenao. O quadrado aparece como sendo a melhor opo racionalizada, pois alm de possuir boa relao rea-permetro, se adqua facilmente a uma trama modular e de fcil utilizao (SOUZA e DEANA, 2007).

Figura 18. Comparao de compacidade de ambientes. Fonte: (SOUZA e DEANA, 2007)

importante destacar que um ambiente racionalizado em termos de material no necessariamente apresenta melhor uso dos espaos, desempenho trmico e eficincia energtica. Esses itens garantem menor consumo da edificao ao longo de sua vida til e tambm devem ser incorporados na fase de concepo do projeto arquitetnico.

As fases de produo e utilizao tratam da fabricao, do manuseio de materiais, de como so incorporados obra e de como a edificao utilizada em sua vida til. As fases referem-se ao processo de industrializao dos materiais de construo, do impacto do uso desses materiais, do sistema construtivo adotado e do manuseio dos recursos naturais pelo edifcio. Esses itens sero discutidos em outras etapas deste referencial.

Modulao

A teoria da modulao no nova. anterior revoluo industrial e idia de produo manufaturada. A modulao corresponde medida reguladora das propores de uma obra

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de arquitetura. A simples adoo de um sistema de medidas coerente, tais como, a distncia de um homem tpico com brao estendido para dimensionar alturas j se constitui num passo para a coordenao modular (GREVEN e BALDAUF, 2007).

A arquitetura antiga japonesa, grega e romana j apresentava exemplos da adoo de sistemas modulares na construo. Os projetos clssicos japoneses aliavam conceitos de coordenao modular, trabalhos de marcenaria refinada e projetos arquitetnicos integrados, que tiravam partido da iluminao natural e da comunho com a natureza. O mdulo bsico baseava-se em propriedades do sistema construtivo, no caso, na dimenso mdia do vo entre dois pilares de madeira (Ken). A partir a trama modular do Ken se instalou alguns mtodos de projeto utilizados para dimensionar largura e comprimento dos ambientes, No mtodo inaka-ma, alm da trama modular, usavam o nmero de tatames que compunha o piso para dimensionar o p-direito dos ambientes (Figura 19) (ENGEL, 1985).

Figura 19. Residncia tpica japonesa. Fonte: Engel, 1985

Atualmente utilizado o conceito de coordenao modular na construo civil, que consiste num sistema capaz de ordenar e racionalizar a confeco de todo objeto a partir de unidades de referncia. Esta ordenao e racionalizao se efetiva, principalmente, pela adoo de uma medida de referncia (mdulo) c