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research

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drops ISSN 2175-6716

abstracts

português
Exemplifica-se o impacto de estratégias passivas como o sombreamento e a ventilação natural na demanda energética de resfriamento de escritórios.

english
The impact of passive strategies such as shading and natural ventilation upon the cooling energy demand of offices is exemplified.

español
El impacto de las estrategias pasivas como la protección contra el sol y la ventilación natural en la demanda energética en oficinas se introducen.

how to quote

GONÇALVES, Joana; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro. A força de transformação de estratégias arquitetônicas (parte 06/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 164.08, Vitruvius, maio 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.164/8186>.


Colagem-Manifesto 06
Colagem de Eduardo Pizarro / Collage by Eduardo Pizarro [Acervo pessoal / Personal collection]


É visto em uma série de trabalhos da teoria e da prática que o primeiro passo para o alcance de reduções significativas na demanda energética para a climatização e iluminação de edifícios de escritórios da atualidade está atrelado a uma revisão das características da arquitetura frente ao entendimento do clima local (1). De forma simplificada, os parâmetros arquitetônicos que vão fazer diferença no desempenho térmico, luminoso e energético desses edifícios são a forma e as dimensões do pavimento-tipo (que vão determinar o alcance da iluminação natural e a eventual ventilação natural no espaço interno), combinadas à configuração das fachadas (incluindo área, distribuição e características físicas da superfície iluminante – normalmente de vidro) e às estratégias de sombreamento, importantes não apenas para a redução dos ganhos de calor solar, mas também para o controle da luz natural e de eventuais riscos de ofuscamento (como visto no texto 4 desta série).

Uma pesquisa em mais de 5.000 edifícios comerciais nos Estados Unidos mostrou que o sombreamento das fachadas pode reduzir, em média, 64% da carga térmica de resfriamento do setor das edificações no país (2). No Reino Unido, diretrizes para a conservação de energia em edifícios comerciais apontam para a possibilidade de aproximadamente 60% de minimização da demanda energética em função da introdução da ventilação natural (3).

Como colocado por Anésia Barros Frota e Sueli Ramos Schiffer (4), a eficácia da ventilação natural na remoção do calor interno depende da minimização dos ganhos. João Leal Vieira (5) identificou por meio de estudos analíticos a possibilidade de redução de até 75% da demanda de resfriamento de um típico edifício alto de escritórios, de fachada de vidro e planta retangular com o core central, no Rio de Janeiro (latitude 23ºS), sendo o resultado desta redução o equivalente a 42kWh/m2 por ano versus 167kWh/m2. Tal desempenho é produto do efeito combinado de sombreamento externo, massa térmica exposta para o ambiente interno, ventilação noturna e, por fim, da forma retangular da planta que facilita a eficiência da ventilação cruzada durante as horas de condições climáticas mais amenas ao longo do ano, que correspondem a aproximadamente um terço das horas de ocupação.

Em muitos projetos da atualidade, as proteções solares são encaradas como elementos desprendidos da envoltória, e, portanto, erroneamente tratados como um item adicional, passando a falsa impressão de que colocar brises no projeto é custoso. Neste caso, falta aos projetos uma abordagem mais sistêmica, na qual se reconheça o retorno do investimento referente às fachadas como um todo, em termos de economia de energia, bem como dos ganhos qualitativos em termos de conforto térmico e visual, em particular na zona de ocupação junto ao perímetro do piso (como visto nos textos anteriores desta série).

No entanto, na produção contemporânea da arquitetura de escritórios em cidades de economias emergentes como São Paulo, é comum se ver o pouco interesse pelo aproveitamento da iluminação natural e nenhum interesse na ventilação natural, nem mesmo na ventilação noturna (que acontece quando os edifícios estão vazios), que tem o potencial de resfriar o ambiente interno, se beneficiando das baixas temperaturas do período noturno, antes da ocupação se iniciar na manhã seguinte.

Com todas as implicações para o conforto dos usuários e a demanda energética da climatização e da iluminação artificial (colocadas em maior detalhe nos primeiros quatro artigos desta série), devemos retomar a pergunta inicial: Por que ainda perpetuamos este padrão de projeto para os edifícios de escritórios? Ao mesmo tempo em que os impactos do desempenho ambiental e energético das fachadas de vidro são comumente desconsiderados, do ponto de vista da imagem que se espera destes edifícios, grande parte do mercado tem a visão de que as fachadas envidraçadas transmitem um aspecto de avanço tecnológico e prestígio aos edifícios (uma ideia ultrapassada, da década de 1970, que persiste ainda nos dias de hoje). Adicionalmente, muitas decisões projetuais no contexto de empreendimentos corporativos são embasadas na crença (muitas vezes equivocada) de que a fachada da “pele” de vidro é mais econômica quando comparada a alternativas que utilizam dispositivos externos de controle solar.

No entanto, segundo a experiência de arquitetos brasileiros envolvidos na elaboração de projetos diferenciados e melhor inseridos climaticamente, já existem projetos no mercado brasileiro para os quais foram estudadas alternativas diferentes para a envoltória, buscando soluções de projeto mais adequadas ao clima, sem acarretar em custos adicionais ao orçamento da obra (informação baseada na prática de projeto e consultoria dos autores). Nestes casos, verificou-se que, quando é possível orientar os edifícios com suas principais fachadas voltadas para as orientações norte e sul, beirais na forma de extensões da própria estrutura do edifício são suficientes para bloquear uma boa parcela da radiação solar direta e reduzir significativamente as temperaturas dos ambientes internos.

Afim de compensar um eventual custo adicional gerado pelo beiral, relata-se com base na mesma experiência que alternativas de redução do custo geral da envoltória são: a utilização do vidro incolor, que é até 50% mais barato do que aqueles com tratamentos de cor ou isolamento térmico; e a adoção de componentes opacos nos peitoris, a fim de reduzir a área de vidro na fachada, que é desnecessária para a captação de luz natural e acaba permitindo a entrada indesejável de calor solar.

Aplicando estas alternativas, o resultado é um edifício com menor carga térmica e melhores condições de luz natural, em decorrência da alta transmitância luminosa do vidro transparente, com custo de envoltória semelhante ao de um edifício convencional da fachada do tipo “cortina” de vidro, composta por algum tipo diferenciado de vidro. Vale lembrar que, mesmo quando o edifício é voltado para orientações mais difíceis de se alcançar um sombreamento eficiente sem bloquear totalmente a visão para o exterior, por conta da altura solar como a leste e a oeste, a possibilidade de redução das áreas envidraçadas com a inserção de componentes opacos tem o efeito de limitar a necessidade de proteções verticais externas, consequentemente, diminuindo o custo da envoltória.

E como ficam os custos do projeto deste padrão de edifício? De uma forma geral, o edifício da “caixa de vidro” está associado a projetos arquitetônicos simplificados, com soluções construtivas facilmente replicáveis, gerando projetos relativamente baratos para quem constrói. Ao contrário disto, o interesse por edifícios melhores do ponto de vista ambiental está diretamente associado a projetos mais elaborados, com mais conhecimento técnico e avaliações de desempenho ambiental e energética, desde a etapa de concepção.

Isto tem a ver com a realização de estudos analíticos avançados de simulação computacional, associados ao desenvolvimento da arquitetura e da engenharia de sistemas prediais, na exploração de estratégias passivas e soluções de climatização e iluminação artificial energeticamente mais eficientes e em consonância com o desempenho ambiental da proposta arquitetônica. Frente a isso, cabe a pergunta sobre o quanto a inserção destes estudos encareceria o processo de projeto em comparação à prática comum? Para o mercado brasileiro, no momento atual, profissionais da área estimam um custo extra entre 5% e 20% do valor do projeto de arquitetura, dependendo da complexidade dos referidos estudos (informação baseada na prática de projeto e consultoria dos autores).

Retomando a crítica à abordagem conservadora, é preciso projetar o edifício do futuro, e não do passado, o que inclui a inserção de estudos técnicos especializados de desempenho ambiental e energético do projeto, entendendo que, o sombreamento, a massa térmica da construção, a iluminação natural e a ventilação natural são características do projeto arquitetônico que vão fazer a diferença tanto no desempenho ambiental como energético do edifício em uso e ocupação.

notas

NA – A série de oito artigos intitulada “O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro” conta com os seguintes colaboradores: Amanda Ferreira, Aparecida Ghosn, Ana Silveira, André Sato, Bruna Luz, Carolina Leme, Claudia Carunchio, Cristiane Sato, Eduardo Lima, Erica Umakoshi, Guilherme Cunha, Julia Galves, Juliana Trigo, Karen Santos, Laís Coutinho, Mônica Marcondes-Cavaleri, Monica Uzum, Nathalia Lorenzetti, Paula Abala, Sheila Sarra, Sylvia Segovia.

NE – Este é o sexto de uma série de oito artigos sobre o tema do “desempenho ambiental”. A série completa é a seguinte:

GONÇALVES, Joana; et. al. Desempenho ambiental dos escritórios em caixa de vidro. Uma visão geral (parte 01/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 158.08, Vitruvius, nov. 2020 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.158/7926>.

GONÇALVES, Joana; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios em caixa de vidro. Conforto térmico e desempenho energético (parte 02/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 160.02, Vitruvius, jan. 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.160/7999>.

GONÇALVES, Joana; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro. Controle térmico e da qualidade do ar em tempos de pandemia (parte 03/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 161.02, Vitruvius, fev. 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.158/8024>.

GONÇALVES, Joana; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios em caixa de vidro. Luz natural e artificial (parte 04/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 162.08, Vitruvius, mar. 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.158/8072>.

MICHALSKI, Ranny; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro. Conforto acústico (parte 05/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 163.02, Vitruvius, abr. 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.158/8073>.

GONÇALVES, Joana; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro. A força de transformação de estratégias arquitetônicas. Drops, São Paulo, ano 21, n. 164.08, Vitruvius, maio 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.164/8186>.

MICHALSKI, Ranny; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro. O mito das certificações verdes (parte 7/8). Drops, São Paulo, ano 21, n. 165.07, Vitruvius, jul. 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.165/8199>.

GONÇALVES, Joana; et. al. O pobre desempenho ambiental dos escritórios por trás da caixa de vidro. Perspectivas futuras (parte 08/08). Drops, São Paulo, ano 21, n. 166.09, Vitruvius, jul. 2021 <https://vitruvius.com.br/revistas/read/drops/21.166/8202>.

1
GONÇALVES, Joana Carla Soares, UMAKOSHI, Mitie, Erica. The Environmental Performance of Tall Buildings. Londres, James & James, Earthscan, 2010.

2
GRIFFITH, Brent; TORCELLINI, Paul; LONG, Nicholas; CRAWLEY, Drury; RYAN, John. Assessment of the technical potential for achieving zero-energy commercial buildings. Washington, DC: National Renewable Energy Laboratory, 2006 <https://bit.ly/33cNJxX>.

3
CIBSE – CHARTERED INSTITUTION OF BUILDING SERVICES ENGINEERS. Energy efficiency in buildings: CIBSE Guide F. 2. edição. Londres, CIBSE, 2004.

4
FROTA, Anésia Barros; SCHIFFER, Sueli Ramos. Manual de conforto térmico. 7ª edição. São Paulo, Nobel, 2005.

5
VIEIRA, João Leal. O desempenho térmico de ambientes de trabalho nas cidades de São Paulo e Rio de Janeiro. In: Edifício ambiental. GONÇALVES, J. C. Soares; BODE, Klaus (Org.). São Paulo, Oficina de Textos, 2015.

sobre os autores

Joana Gonçalves é arquiteta e urbanista pela UFRJ, Mestre em Environment and Energy pela AA School of Architecture, doutora e livre-docente pela FAU USP. Orientadora dos programas de pós-graduação Arquitetura e Urbanismo da FAU USP e Architecture and Environmental Design, School of Architecture and Cities, University of Westminster, Londres. Profa. da AA School of Architecture, Londres. Diretora da Associação PLEA.

Roberta Mülfarth é arquiteta e urbanista pela FAU USP, mestre pelo Programa Interdisciplinar de Pós-Graduação em Energia da USP, doutora e livre-docente pela FAU USP. Orientadora de pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo da FAU USP e no Programa de Educação Continuada - PECE, no curso de especialização de Gestão em Cidades, junto a Poli USP. Vice-coordenadora do USP Cidades. Chefe do Departamento de Tecnologia da FAU USP.

Marcelo Roméro é professor titular da FAU USP. Arquiteto e urbanista pela UBC, mestre, doutor e livre docente pela FAU USP, Pós-Doc pela CUNY (USA). Orientador e Professor dos Programas de Pós-Graduação da USP, do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo – IPT, da Universidade de Brasília, do Centro Universitário Belas Artes de São Paulo e da Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University.

Alessandra Shimomura é arquiteta e urbanista pela PUC-Campinas, mestre pela Unicamp e doutora pela FAUUSP. Professora pela Faculdade de Arquitetura e Urbanismo e Orientadora do programa de pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo da FAU USP. Advisor no Student Branch ArchTech Labaut da ASHRAE e Membro do Comitê PLEA (Passive and Low Energy Architecture) Chapter Latin America and the Caribbean (PLEA-LAC).

Ranny Michalski é engenheira mecânica pela UFRJ, mestre e doutora em Engenharia Mecânica pela COPPE-UFRJ. Professora doutora da FAU USP, onde atua como docente no ensino e na pesquisa, e orientadora do programa de pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo da FAU USP. Membro da Diretoria da Sociedade Brasileira de Acústica – Sobrac. Participa da elaboração de normas técnicas brasileiras em acústica da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT.

Eduardo Pizarro é arquiteto e urbanista, mestre e doutor pela FAU USP. Professor da Universidade São Judas. Pizarro é embaixador do LafargeHolcim Awards e já desenvolveu pesquisa na Architectural Association Graduate School, em Londres, e na ETH, em Zurique. Ganhador de prêmios como o Jovem Cientista (Brasília, 2012) e o LafargeHolcim Forum Student Poster Competition (Detroit, 2016).

João Cotta é graduado em Arquitetura pela Pontifícia Universidade Católica de Campinas, mestre em Sustainable Environmental Design pela AA School of Architecture, Londres, e doutorando pela FAU USP. Sócio do escritório Oliveira Cotta arquitetura. Em seu portfólio destacam-se o novo centro de P&D da empresa Siemens na Ilha do fundão, no Rio de Janeiro e a Ampliação da estação de metrô Santo Amaro.

Beatriz Souza é técnica em edificações pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, Arquiteta e Urbanista pela FAU USP, com dupla formação pelo programa FAU/POLI USP. Foi Bolsista de Iniciação Científica com apoio do CNPq e da Fapesp na área de Desempenho Ambiental e Eficiência Energética das Edificações. Atualmente é consultora da Arqio Arquitetura e Consultoria.

Larissa Luiz é arquiteta e urbanista pela FAU USP. Pesquisadora do LABAUT desde 2014, com pesquisas em ergonomia, desempenho térmico e luminoso. Foi Bolsista de Iniciação Científica da Fapesp na área de Desempenho Ambiental e Eficiência Energética das Edificações. Atualmente é aluna de mestrado da FAU USP na área de Tecnologia da Arquitetura e consultora em conforto e desempenho ambiental e eficiência energética da CA2.

Marcelo Mello é engenheiro civil pela Politécnica-USP, arquiteto e urbanista pela FAU Mackenzie, mestre em Sustainable Environmental Design pela Architectural Association School of Architecture, Londres, e doutor pela FAU USP. Trabalhou com consultoria em sustentabilidade no Centro de Tecnologia de Edificações – CTE, e hoje atua como Diretor na Arqio Arquitetura e Consultoria.

 

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