Laboratório Casa Sustentável

O Laboratório Casa Sustentável consiste em um projeto de ensino, pesquisa e extensão da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), em que são aplicadas técnicas arquitetônicas de sustentabilidade e bioclimatismo.

Seu objetivo é promover ensino, pesquisa, extensão, e dialogar com a comunidade local, a fim de transmitir informação à população, e possibilitar que os visitantes possam replicar as técnicas presentes na Casa em suas próprias moradias.

História

O Laboratório teve início em 2012, quando a UFJF adquiriu a Fazenda da Tapera, que estava sendo oferecida pelos seus proprietários para o mercado imobiliário.

Assim, a Universidade desenvolveu um plano diretor que o definia como Jardim Botânico, com objetivo de oferecer visitação à população, e disponibilizar o espaço de ensino, pesquisa e extensão aos seus discentes e docentes.

Ainda no mesmo ano, a equipe responsável pelo projeto convidou o Laboratório de Conforto Ambiental (ECOS), da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo/UFJF, para desenvolver o que denominaram como Casa Ecológica, que estava prevista no Plano Diretor do Jardim.

Primeira visita da equipe responsável pela Casa Sustentável ao Jardim Botânico de Juiz de Fora
Foto Letícia Zambrano, 2012

O projeto da casa sustentável

Como processo de projeto, foram definidas 5 etapas, que serão descritas a seguir.

A primeira etapa consistiu na pesquisa de referências de casos de universidades que desenvolveram casas com o perfil voltado para a sustentabilidade e/ou ecologia, abrangendo diversos fins, como pesquisa, simulação de determinadas tecnologias, contato com a comunidade, entre outros. Entre os exemplos mapeados, destacam-se a Casa Ecológica e a Casa Solar Eficiente da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), a Casa Inteligente da Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), e a Casa Eficiente da Universidade Federal de Santa Catarina(UFSC).

A segunda etapa tratou da definição de objetivos para o projeto, que consistiram na associação entre os princípios dos pilares da sustentabilidade - ambiental, social e econômico -; na relação entre pesquisa, ensino e extensão; em criar um espaço de visitação, interação e exposição de soluções técnicas e arquitetônicas para sensibilizar a população em relação à sustentabilidade, utilizando parâmetros acessíveis e reprodutíveis; e utilizar o retorno de opiniões durante a visitação para nutrir as pesquisas de conforto e o ensino.

Foto aérea da Casa Sustentável
Foto Letícia Zambrano, 2020

A terceira etapa definiu a formação da equipe de projeto, que contou com diversos grupos de pesquisa da UFJF, como o GEES (Grupo de Estudos em Edificação Sustentável), PET Elétrica (Programa de Educação Tutorial), Pesquisa Aplicada em Materiais e Construção Sustentável, ProInfra (Programa de Infraestrutura e Gestão), GET Computação (Grupo de Educação Tutorial), NIMO (Núcleo de Iluminação Moderna), Coordenação do Curso de Ciências Biológicas da UFJF, e grupo de Design de Móveis do IFET (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia).

A quinta etapa aborda o projeto propriamente dito, em que, primeiramente, foram analisadas as características climáticas da área: localiza-se na região Sudeste do Brasil; na mesorregião Zona da Mata; microrregião Juiz de Fora; possui clima Tropical de Altitude; em altitude de 800 metros, que proporciona temperaturas mais amenas; possui temperatura média anual de 18° a 24°; umidade relativa de 70% A 90%, que torna-se um agravante durante o frio; e ventos predominantes na direção Norte-Sul; na Zona Bioclimática Z3. Apesar da proximidade com a cidade do Rio de Janeiro, por exemplo, essas características aproximam o clima da cidade ao de Florianópolis e Santa Catarina.

Elevação da Casa e preservação da topografia natural
Foto Letícia Zambrano, 2019

Como estratégia, então, para os meses frios, foram desenvolvidos o aquecimento solar passivo e a inércia térmica nas paredes internas para ajudar a reter calor. Segundo a norma do zoneamento climático, as paredes externas podem ser leves e refletoras para que, no verão e no inverno, a edificação apresente o comportamento adequado.

Durante os meses quentes, trabalhou-se valorizando a ventilação, para refrescar e remover o excesso de umidade do interior da edificação.

Quanto à implantação da edificação no terreno, foi escolhido um local que já estava descampado e é localizado em uma região periférica do Jardim Botânico com o objetivo de não ofuscar o protagonismo do paisagismo nativo e exuberante no restante do Jardim.

Procurando minimizar a pegada ecológica da construção, a casa foi implantada de forma elevada em relação ao nível do solo, através de pilares de sustentação, preservando a topografia em sua forma original.

Jabuticabeira no pátio interno
Foto Letícia Alves, 2019

Apesar de aparentar possuir grande volume construído, a casa mantém o jardim central como área permeável e natural, preservando o diálogo com o entorno.

A implantação parte, também, do eixo Norte-Sul, levando em consideração o vento predominante em Juiz de Fora e a trajetória solar, para que a iluminação e a ventilação naturais provoquem o resultado desejado quanto ao conforto ambiental.

Setorização da Casa Sustentável
Fonte: Rosiane Oliveira, 2020

Dentro da casa, encontram-se sete cômodos distanciados entre si por uma passarela, para que a estratégia aplicada em um destes seja estudada sem sofrer nenhum tipo de influência do outro ambiente.

O trajeto de visitação

A visitação se dá por um percurso circular iniciado pela recepção, seguida do quarto convencional, posteriormente o quarto eficiente, o escritório, a sala de estar, as áreas molhadas (cozinha e banheiro) e é finalizado novamente na recepção.

Abertura superior na recepção
Foto Letícia Zambrano, 2019

A recepção apresenta como estratégia a ventilação cruzada e efeito chaminé, onde as janelas superiores, opostas entre si no eixo norte-sul, possibilitam a retirada do ar quente e renovação com ar fresco; a parede trombe, que consiste em uma parede de pedra com vidro externo e veneziana, possibilitando a entrada de ar fresco (não permitindo a incidência solar no vidro em dias quentes) ou de ar quente (permitindo a incidência solar em dias frios), a depender da necessidade da época do ano; a parede verde, estrategicamente posicionada na fachada que recebe maior incidência solar durante a tarde; o uso da iluminação natural, que minimiza a necessidade de lâmpadas acesas durante o dia e também gera energia com o uso das placas solares fotovoltaicas.

Parede Trombe
Foto Letícia Zambrano, 2019

Em seguida, o quarto convencional apresenta-se sem estratégias, para que seja comparado ao quarto eficiente e semelhante ao ambiente comumente encontrado na cidade pela população.

O quarto eficiente possui abordagens diferentes para os meses de verão e de inverno. Para o verão, possui venezianas que promovem a saída de ar quente e a entrada de ar fresco na edificação, e beiral no telhado. Para o inverno, possui placas fotovoltaicas que promovem o aquecimento de ar, e o piso de madeira.

Quarto Convencional
Foto Letícia Zambrano, 2018

Quarto eficiente
Foto Letícia Alves, 2019

Na sala de estar, podemos encontrar uma varanda-estufa orientada para a fachada Norte; os telhados possuem aberturas que conduzem a saída de ar quente; gerando aquecimento durante o inverno e resfriamento durante o verão.

Sala de Estar
Foto Letícia Zambrano, 2018

No escritório, além das questões térmicas para inverno e verão, houve uma ênfase na iluminação natural, com a prateleira de luz, que consiste em uma técnica que promove tanto o sombreamento (impedindo a incidência direta de radiação) quanto a redistribuição de luz, que incide na prateleira branca, reflete no forro branco e se distribui pelo ambiente. Além disso, há também o brise soleil que impede a radiação solar direta no ambiente, evitando ofuscamento no escritório. Esse ambiente também conta com trilhos de luz com intensidade e temperatura ajustáveis, para que o usuário possa votar em quais condições se sente mais confortável, contribuindo para a pesquisa.

Prateleira de luz, trilho de iluminação e forro branco do escritório
Foto Letícia Zambrano, 2021

Do ponto de vista térmico, além da ventilação cruzada pela janela superior, há também a troca de ventilação por um duto embutido no solo, que capta ar em uma região do Jardim Botânico e o transmite - já resfriado pelo contato com o solo - para o ambiente, através de ventiladores que forçam essa condução. No inverno, as aberturas superiores são fechadas e o mecanismo do duto no solo transfere o ar com temperatura mais amena para o escritório.

A cozinha, por sua vez, possui laje vegetalizada, como inércia térmica e como captadora de gás carbônico (além de substituir a área impermeabilizada do solo); horta para culinária; e promove discussões amplas sobre sustentabilidade habitacional.

Laje vegetalizada e placas fotovoltaicas acima da cozinha da Casa Sustentável
Foto Letícia Zambrano, 2020

O banheiro possui louças e equipamentos (vaso, pia, chuveiro) duplicados para que sejam comparados os modelos eficientes e ineficientes, demonstrando a importância do controle de fluxo de água. Além disso, há aquecimento da água por placas fotovoltaicas. As caixas d’água (tanto da rede pública quanto da captação de água da chuva - que irriga as áreas verdes e abastece o vaso sanitário) e o boiler (aquecimento de água) são visíveis como forma de ensino sobre o funcionamento técnico dessas estratégias para os visitantes.

Banheiro
Foto Letícia Zambrano, 2019

Caixas d’água e boiler expostos para fins didáticos
Foto Rosiane Oliveira, 2019

Por fim, há o pátio interno, que está em fase de pré execução, com paisagismo baseado no percurso das águas das chuvas, que se estocam em um pequeno lago que se aproveita de uma ruína já existente no terreno. Posteriormente, a água é conduzida naturalmente para a cisterna que bombeia novamente para a caixa d’água superior. Além disso, as espécies botânicas escolhidas são nativas da região e adequadas para os serviços ecossistêmicos desejados.

Projeto do deck do pátio interno Fonte:
Imagem Jacqueline Campos, 2019

Projeto de paisagismo do pátio interno
Fotos Jacqueline Campos, 2019

Finalizando o percurso, há a rampa que protege a casa do sol poente e possui jardim vertical em fase de pré execução.

Todo o trajeto é acessível a portadores de necessidades especiais, e possui equipamentos de medição de temperatura, iluminação e umidade, que, através de testes com diferentes formas de uso, indicam dados que revelam os níveis de conforto ambiental, atuando como forma de pesquisa.

Projeto de cursos d’água do pátio interno
Imagem Jacqueline Campos, 2019

Rampa de acesso a cômodos
Foto Rosiane Oliveira, 2018

nota

NE – O presente texto foi apresentado no evento “Sustentabilidade e Habitação: projetos de extensão que promovem inovação” no dia 16 dez. 2020.

sobre as autoras

Karla Carvalho de Almeida é arquiteta e urbanista pela Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF, 2020), e pós graduanda em Arquitetura da Paisagem pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais – PUC-Minas.

Rosiane de Oliveira Souza é arquiteta e urbanista pela Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF, 2021) e técnica em Design de Móveis pelo Instituto Federal do Sudeste de Minas Gerais (IFET, 2013).