Arquitetura Bioclimática

Arquitetura Bioclimática – O que é

Estas reflexões não pretendem ser tema de teoria ou estrutura metodológica de trabalho, mas apenas ideias pessoais surgidas a partir do projeto de arquitetura entendido como a ferramenta intelectual e prática utilizada pelo arquiteto para mergulhar na realidade com o objetivo de intervir nela, modificando-a.

É, portanto, e sobretudo, da arquitetura que me interessa falar, já que entendo que o bioclimatismo é evidentemente para nós um problema arquitetônico, quero dizer, que quando se fala da arquitetura bioclimática não é de uma disciplina autônoma que se propõe verificar no campo da arquitetura, mas sim de um problema de arquitetura simplesmente, uma vez que toda boa arquitetura tem que ser, na minha opinião, bioclimática, para que seja boa e eficaz como tem sido sempre em toda a história.

No entanto, isto, que parece tão óbvio e que tem sido assim durante séculos de prática arquitetônica, durante a explosão do movimento moderno, não só foi colocada de lado, como, no âmbito mais profundo da estrutura intelectual do estilo internacional, se assentou uma ideia contrária, onde o progresso e o avanço técnico de nossa disciplina requeria reinventar um habitat novo para um homem novo.

Não creio que nos umbrais do século XXI o resultado e o preço pago por isso em grande medida seja motivo para persistir nestas ingênuas proposições. Existem, obviamente, múltiplas e brilhantes exceções, como todos sabemos.

Porém, afortunadamente, o homem e a natureza onde habita, compartilham algumas leis e estruturas comuns que, na realidade, nos fazem ser a mesma coisa.

A arquitetura deve aproveitar as novas sensibilidades que nos trazem este final de século rumo aos problemas do homem e o seu meio, quer dizer, uma nova maneira de se perceber dentro da natureza.

É a sensibilidade bioclimática, poderíamos assim dizer, o que mais nos interessa.

A arquitetura bioclimática deveria busca a reconciliação da forma, a matéria e a energia que, até agora, eram tratadas separadamente por técnicas diferentes.

Uma das técnicas mais exploradas foi aquela que tem relação com a obtenção das energias necessárias para melhorar as condições de vida dos homens. É, sem dúvida, no aproveitamento e desenvolvimento das técnicas para a obtenção da energia no uso doméstico onde se realizaram maiores pesquisas durante este século.

No entanto, o modelo da máquina como objetivo, criando suas próprias linguagens, alheias ao verdadeiro protagonista da mudança, ou seja, o homem, desproveu a este último os significados que o unem à estrutura bionatural a que pertence e a qual antes fazia referência.

Hoje estamos assistindo a uma nova sacralização da natureza, e isso nos obriga a redefinir estas novas relações e, sobretudo, encontrar as linguagens que melhor a expressem. Esta nova sensibilidade, por tanto, é, sem dúvida, uma das mais esperançosas novidades intelectuais no umbral do século XXI.

A ecologia, o meio-ambiente e o bioclimatismo, o culto ao corpo, tem a ver com a demanda desta nova sensibilidade.

Porém, devemos ter cuidado para não cometer os mesmos erros, ao separar, outra vez, a estrutura unitária e cósmica do homem em disciplinas autônomas. Gromsky tem razão ao afirmar que não devem existir disciplinas, senão problemas a resolver.

No passado, a obtenção e transformação das energias (carbono, petróleo, gás, etc.) foram mostradas publicamente com orgulho, como uma das bandeiras mais limpas do progresso técnico e das conquistas sociais do homem.

Hoje nos envergonhamos publicamente destas iconografias, fechamos e cercamos nossas fábricas, bloqueamos nossas indústrias, centrais, etc., escondendo-as, e, em nossa castigada e perplexa consciência, nos reconhecemos como cúmplices em maior ou menor grau, ao necessitar delas para manter nosso estado de bem-estar.

De que bem-estar estamos falando?

Hoje em dia, os museus, as igrejas, os centros culturais, as residências, continuam parecendo-se com avançadas refinarias, a caixas tecnológicas, etc., como fonte de inspiração maquinaria.

Tudo, menos os espaços onde a mitologia natural do homem, o fazem reconciliar-se com as novas maneiras de sentir e necessitar o meio natural como parte integrante do mesmo.

A arquitetura e, se quisermos dizer, uma nova sensibilidade à vida (Bio) e às novas condições específicas do homem (clima) é um novo posicionamento que abre passagem em muitos foros de pensamento.

Para mim, como arquiteto, e diante deste empenho, da palavra klima me interessa a etimologia exata da antiga Grécia: inclinação, falava da inclinação do sol no horizonte de qualquer lugar, das condições específicas de um lugar.

É, sobretudo, a sugestão de uma nova reflexão geométrica, não euclídica, esta última na origem inspiradora do racionalismo moderno, e, portanto, de sua ênfase na formalização abstrata do lugar.

Devemos, por tanto, explorar novas formas e modos de explicar e conformar o espaço e, o que é mais importante, medir o seu tempo. Uma arquitetura que vá contra o tempo e o espaço como dimensões mensuráveis segundo os termos impostos pelo devastador mundo do mercado.

Devastador no sentido ruskiniano da palavra, como aquela reação à produção do trabalho em termos de rentabilidade e a necessária recuperação da devoção pelo mesmo, afastando-se de toda funcionalidade dentro do sistema produtivo.

Acredito não se tratar de substituir um painel para captação de energia natural por uma telha, nem tampouco de pintar uma parede de preto, para justificar nossa intervenção bioclimática, mas simplesmente criar um consciência, digamos, energética, ao desenhar, simultaneamente, a produção e o uso da energia como um problema de reflexão arquitetônica que permita ao usuário demandar e à indústria desenvolver desde o início, a necessidade de novas formas, que expressem a necessidade de reencontrar, de novo, esse equilíbrio perdido.

Arquitetura Bioclimática – Construção

Arquitetura Bioclimática

A arquitetura bioclimática, sobre a qual baseamos este trabalho, pode ser definida como a projeção e construção de um edifício tendo em conta a análise do contexto climático em que este se insere, promovendo consequentemente uma melhoria das condições de conforto e uma minimização do consumo energético.

Este tipo de arquitetura, é então um instrumento que permite manter a viabilidade de um equilíbrio saudável na construção, racionalizando tanto os recursos utilizados como os resíduos produzidos.

Visto nenhum dos autores deste relatório ter uma formação científica de base nas áreas visadas, não pretendemos de forma alguma contribuir para a evolução, ou mesmo análise de um ponto de vista técnico, das áreas abordadas, mas sim apresentar uma visão geral do panorama desta área em Portugal. Entendemos no entanto que a própria ausência de conhecimentos técnicos, conjugada com a multidisciplinaridade das licenciaturas dos autores (Engª Biológica, Informática e Mecânica) conduziria a uma análise mais neutra e mais livre desta temática.

Pretendemos esboçar um retrato do Universo da Arquitetura bioclimática com o intuito de perceber qual a sua dinâmica de inovação, que quanto a nós, se distingue em duas áreas.

Por um lado, este tipo de Arquitetura é um desafio à criatividade e ao engenho dos seus intervenientes, visto que a própria disciplina se centra na busca de soluções específicas para cada contexto e situação particular.

Paralelamente, esta área tem tido uma explosão de interesse ao nível mundial, motivada por uma grande dinâmica de investigação. O desafio deste setor é precisamente que ainda há tanto por fazer, tanto por descobrir, tanto por inovar!

Por outro lado, a própria introdução em Portugal da temática da arquitetura bioclimática perspectiva-se como um fator de inovação, visto o panorama de construção existente ser bastante deficiente nesta vertente, demonstrado aliás pelo fato de só há cerca de três anos se ter formado um Núcleo do Ambiente na Ordem dos Arquitetos.

Efetivamente, muitos dos intervenientes nesta área assemelham-se a D. Quixotes lutando contra moinhos de vento, consubstanciados em mentalidades e atitudes interiorizadas ao longo de muitos e muitos anos, em que o fator riqueza se encontra habitualmente associado ao esbanjamento de recursos.

Levantou-se a questão de como este tipo de técnicas e tecnologias são abordadas no nosso país e que oportunidades lhes têm sido dadas.

Assim, procurámos apurar quais os benefícios deste tipo de construção que justificam o seu crescente interesse, bem como que tipo de técnicas ou tecnologias envolve. De seguida, tentámos caracterizar o panorama português, com o intuito de perceber brevemente qual o quadro legal ou incentivos que promovem este tipo de construção, quais as barreiras ou entraves com que se deparam os diversos intervenientes desta área e quais as medidas a tomar para que a situação em Portugal atinja o grau de business as usual.

Estas informações permitiram-nos realçar os tais dois níveis de inovação mais preponderantes: a inovação ao nível do produto, tão essencial nesta área, e a inovação organizacional, que só agora começa a aparecer, sobretudo em Portugal.

Concluímos que Portugal se encontra numa posição extremamente vantajosa em termos climatéricos para a prática da arquitetura bioclimática, mas efetivamente os intervenientes no setor deparam-se com três obstáculos de vulto: a falta de sensibilização da sociedade portuguesa para a temática da sustentabilidade, a falta de qualificação a todos os níveis da força de trabalho disponível e finalmente a ausência de verdadeira vontade política em promover mecanismos eficazes e consistentes de financiamento a novas tecnologias e processos de inovação nesta área.

Estes três fatores compõem um ciclo vicioso de que é difícil sair sobretudo quando apenas se ataca um dos fatores de cada vez, como tem vindo a ser habitual. Apesar de tudo, alguns esforços têm sido feitos, sobretudo por impulso de programas comunitários e nacionais, tais como o E4, que apenas pecam por não terem tido um maior impacto social e por não conseguirem que muitas das medidas e recomendações propostas tenham saído do papel. No entanto, importa referir que os novos regulamentos, no que toca ao setor da construção (RCCTE e RCSCE), aguardam neste momento a sua aprovação, o que em conjunto com a aplicação do plano de certificação dos edifícios, será uma medida (verdadeiramente) impulsionadora desta área. Resta agora saber, para quando se deve esperar essa revolução!

Em resumo, uma política governamental consistente e duradoura, focada no combate aos três fatores referidos, constituiria um fator decisivo para o avanço da arquitetura ambiental.

Não defendemos que seja o Estado o principal interveniente neste setor, pelo contrário, mas cabe-lhe o papel de formação, sensibilização e encorajamento dos seus cidadãos para que se gere uma consciência social que permita o desenvolvimento de Portugal. Ao intervir, o Estado estará a dar o primeiro passo para acabar com o ciclo vicioso referido acima, contribuindo para uma maior sustentabilidade e eficiência na exploração dos edifícios, e por consequência uma maior autonomia energética de Portugal e uma maior preservação ambiental.

Construção sustentável: uma introdução

[…] Sustentabilidade significa sobrevivência, entendida como a perenidade dos empreendimentos humanos e do planeta […] implica planejar e executar ações […] levando em conta simultaneamente as dimensões econômica, ambiental e social.[…]

A totalidade de tudo é uma ideia que exprime o paradigma da ecologia, no sentido em que tudo está relacionado com tudo o resto (Barry Commoner, 1917-, EUA, biólogo, ambientalista).

Neste âmbito é importante perceber que o planeta Terra subsiste graças a um saudável equilíbrio entre todos os seus componentes num mecanismo a que se chamou o ciclo da vida e que está na origem de todos os ecossistemas.

Ciclo da vida

Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), a população mundial será de 8,5 milhares de milhões de habitantes em 2025 e atingirá os 10,2 milhares de milhões em 2100 sendo que os maiores aumentos de população serão nos países menos favorecidos.

A par desta evolução demográfica, está também uma forte urbanização: bastião do desenvolvimento económico e social.

Estes fatores exercem uma enorme pressão no meio ambiente visto esgotarem os recursos e aumentarem os resíduos o que provoca a sobrecarga do biociclo natural levando à inevitável poluição.

Este é infelizmente um dos problemas com que a humanidade se tem vindo a debater nas últimas décadas e é claro que é hoje muito mais relevante que há cerca de 10,000 anos em que a população não ultrapassava os 5 a 10 milhões de habitantes. Torna-se então premente conseguir que o ciclo natural na origem da vida seja preservado.

Desta forma têm sido seguidas duas estratégias: melhorar os passos limitantes do ciclo e economizar os recursos. A primeira estratégia envolve políticas de reciclagem, de tratamento de resíduos e eventualmente, num estado já de poluição severa, de remediação *.

A segunda estratégia, com especial ênfase neste trabalho, envolve o aumento da eficiência dos processos utilizados, de forma a que o consumo de recursos seja minimizado.

Importa realçar que esta abordagem traz importantes benefícios económicos.

Esta estratégia tem sido possível com o aperfeiçoamento tecnológico sendo exemplo disto as importantes reestruturações de que foi e tem sido alvo a indústria a partir dos anos 80, e que permitiu diminuir o consumo de energia, de um rácio de 40% do total consumido nos anos 80 na UE, para apenas 28% do total da energia consumida atualmente.

É também vital a sensibilização dos cidadãos para esta problemática, contribuindo com isso para desmistificar a ideia de que o bem estar estão relacionados com o esbanjamento de recursos.

Na área da construção, o fascínio pela técnica e a inconsciência da esgotabilidade dos recursos conduziram a que as boas práticas ancestrais fossem sendo esquecidas, talvez por se pensar que a tecnologia poderia resolver todos os problemas.

Entrou-se então numa época em que grande parte dos princípios básicos de construção foram sendo substituídos por interesses económicos ou estéticos e onde foi necessário, para suplantar o desconforto causado, introduzir soluções tecnológicas tais como sistemas de iluminação e climatização artificiais.

Isto levou a que os consumos energéticos dos edifícios, sobretudo em energia eléctrica subissem em flecha, consumos totalmente desnecessários que poderiam ser diminuídos ou mesmo eliminados seguindo outras vias.

Ora esta realidade só começou a ser um problema quando se começou a falar não só da escassez de combustíveis fósseis, mas também do aquecimento global, provocado em grande parte pela emissão de gases de estufa como o CO2. A emissões em massa deste gás, resultantes essencialmente da queima de combustíveis fósseis quer nas centrais termoeléctricas para produção de energia eléctrica, quer nos meios de transporte, são uma carga para o ciclo do carbono.

Como consequência o CO2 acumula-se na atmosfera, contribuindo assim para a retenção da radiação solar na Terra e consequentemente para o seu aquecimento global.

Por este motivo, e desde que se tomou consciência deste problema, esforços têm sido feitos para diminuir este tipo de emissões, nomeadamente através do protocolo de Quioto, quer no setor dos transportes, quer no setor da energia, dois dos mais problemáticos.

50% dos recursos materiais retirados da natureza e 50% dos resíduos produzidos em cada país estão relacionados com o setor da construção. Em paralelo, cerca de 40% do consumo de energia na Europa está relacionado com os gastos em edifícios. Por estes motivos, e por existirem soluções que minimizam estes desperdícios, o setor da construção tem evoluído no sentido de adoptar e favorecer medidas que minimizem os seus gastos energéticos e os impactos ambientais no meio ambiente de forma a promover um urbanismo sustentável.

A sustentabilidade na construção passa por três medidas essenciais: em primeiro lugar, a melhoria dos projetos em termos de eficiência energética, diminuindo as suas necessidades em iluminação, ventilação e climatização artificiais, em segundo lugar, a substituição do consumo de energia convencional por energia renovável, não poluente e gratuita e finalmente, em terceiro lugar, a utilização de materiais locais, preferencialmente materiais de fontes renováveis ou com possibilidade de reutilização e que minimizem o impacto ambiental (extração, gastos de energia, consumo de água na sua extração, aspectos de saúde, emissões poluentes etc.). É também de notar, que a construção sustentável pode ainda adoptar outras medidas como sistemas de tratamento de resíduos orgânicos, sistemas de reaproveitamento de água e outros que não vão ser abordados neste trabalho.

A Arquitetura Bioclimática

O que é a Arquitetura Bioclimática?

A Arquitetura bioclimática consiste em pensar e projetar um edifício tendo em conta toda a envolvência climatérica e características ambientais do local em que se insere.

Pretende-se assim optimizar o conforto ambiental no interior do edifício (i.e. o conforto térmico, luminoso, acústico, etc.) utilizando apenas o design e os elementos arquitetônicos disponíveis.

A grande inovação no contexto da Arquitetura Bioclimática resulta então, quanto a nós, de dois grandes fatores: da multidisciplinaridade necessária para conceber um projeto eficiente e da sua inserção no tema da sustentabilidade.

Ambos estes fatores têm sido largamente desprezados na Arquitetura moderna visto por um lado existir de certa forma uma falta de diálogo entre a Arquitetura e a Engenharia e por outro lado existir ainda uma globalização dos critérios arquitetônicos criando um modelo internacional que em muitos casos está desenraizado do contexto. A Arquitetura Bioclimática permite integrar várias áreas do saber, criando modelos e projetos únicos para cada situação, podendo considerar, não só os aspectos climáticos como também aspectos ambientais, culturais e socioeconómicos.

Com as suas raízes no empirismo das regras de boa arte dos nossos antepassados, a arquitetura bioclimática surgiu numa altura em que a não existência de tecnologias que pudessem responder às necessidades de climatização e de iluminação obrigavam a uma construção eficiente e inserida no clima circundante.

É ainda de notar que nessa altura os materiais utilizados eram os materiais locais, o que permitia uma diversificação e uma exploração limitada de cada tipo de material.

Exemplos deste tipo de construção são visíveis em algumas casas no Alentejo, em que o fato de estas estarem todas em banda, com ruas estreitas, permitia um maior sombreamento e as paredes grossas pintadas de branco permitiam uma maior inércia térmica do edifício e uma menor absorção da radiação solar.

Outro exemplo bastante conhecido são as casas existentes em países nórdicos com uma inclinação acentuada dos telhados, necessária para permitir que a neve não permaneça em cima deste.

Ambos estes exemplos ilustram casos em que com medidas muito simples se promove o conforto tanto de Inverno como de Verão.

Percebe-se assim que um edifício bioclimático não tem que envolver despesas acrescidas visto não precisar de complicados dispositivos tecnológicos. Assim, o seu sucesso depende apenas da experiência, dos conhecimentos e da criatividade do seu projetista. No fundo, a Arquitetura Bioclimática é apenas um rótulo relativamente recente para classificar uma série de atitudes no processo de projeto.

A vantagem da existência da Arquitetura Bioclimática enquanto área do saber, é a progressiva sistematização e evolução dos objetivos a que se propõe: projetar, tendo em conta o aproveitamento energético potencial do local a que se destina.

Existem outras definições relacionadas com este tema, que trabalham no mesmo sentido e que importa distinguir aqui a título de informação:

Arquitetura solar passiva: É muito semelhante à Arquitetura Bioclimática com a única diferença de que apenas lida com os ganhos energéticos provenientes do Sol, enquanto que a Arquitetura Bioclimática pode incluir outras preocupações climatéricas.
Design ativo ou Arquitetura solar ativa: Lida com meios mecânicos de baixo consumo energético, em geral associado ao uso de energias renováveis: ex. paineis solares, fotovoltaico, sistemas hibridos de arrefecimento por evaporação, etc.

Arquitetura Bioclimática – Construção Sustentável

Lida com o impacto ambiental de todos os processos envolvidos na construção de uma casa desde os materiais utilizados até às técnicas de construção passando pelo consumo de energia no processo construtivo e no edifício durante o seu tempo de vida.

Este tipo de arquitetura abarca o conceito de arquitetura bioclimática.

É difícil, no contexto deste trabalho, separar estes quatro conceitos e portanto, decidimos abordar a arquitetura bioclimática englobando também a utilização de sistemas ativos, leia-se mecânicos, a utilização de energias renováveis, e roçando ao de leve no conceito de arquitetura sustentável.

Como benefícios deste tipo de arquitetura, refere-se como fator chave a obtenção de condições de conforto ambiental com o mínimo consumo de energia possível, implicando que os custos de manutenção deste tipo de edifícios em iluminação, ventilação e climatização sejam extremamente baixos. Ao complementar estas medidas com medidas ativas de retenção de energia solar, como é o caso dos painéis solares para aquecimento de águas, dos painéis solares-fotovoltaicos para produção de energia eléctrica, ou até mesmo de outras medidas como a produção de eletricidade a partir de energia eólica, pode-se conseguir que o edifício seja (quase) auto-suficiente em termos energéticos e com um conforto associado igual ou até mesmo superior ao de um outro edifício convencional.

Como exemplo, podemos citar um dos edifícios vencedores do concurso Edifício Energeticamente Eficiente 2003 promovido no âmbito do programa P3E: uma banda de três moradias em Janas, Sintra, cujo desempenho energético permite não haver necessidade de utilização nem de aquecimento nem de arrefecimento artificiais mantendo-se sempre uma temperatura entre os 20 e 25 ºC durante todo o ano.

Isto utilizando apenas sistemas tão simples como uma boa ventilação e aproveitamento dos ganhos solares no Inverno.

Ao ler estes argumentos, qualquer pessoa de bom senso ficaria bem impressionada e se questionaria por que razão este tipo de técnicas não são mais aplicadas ou têm sido esquecidas.

Uma das razões está relacionada com a velocidade da inovação não permitir o amadurecimento dos processos e produtos. Neste caso o tal fascínio pelas tecnologias e pelas novidades levaram a que a sociedade rapidamente substituísse técnicas antigas e apostasse em novos instrumentos sem haver ainda tempo para se concluir quais os seus reais efeitos.

Um exemplo disto é claramente a utilização dos aparelhos de ar condicionado.

Por outro lado, antes existiam as regras de boa arte e os conhecimentos eram transmitidos de mestres para aprendizes, pelo que os implementadores sabiam à partida quais as melhores práticas a utilizar.

Hoje em dia esta passagem de conhecimentos informais já praticamente não acontece, razão pela qual se sente no mercado a falta de mão-de-obra qualificada. Esta mão de obra experiente, ainda que tivesse a base dos seus conhecimentos no empirismo, contribuiria hoje para que as regras de boaarte persistissem e para que não fossem esquecidos princípios básicos de construção, não permitindo os erros que muitas vezes atualmente se cometem. Também na arquitetura, estes princípios foram esquecidos desde o início do século 20. Por essa razão, desde os anos 50 que este tipo de técnicas deixaram de ser parte integrante da formação de um arquiteto, tendo sido de novo retomadas apenas muito recentemente e ainda com algumas lacunas.

Outra questão importante a este respeito tem a ver com o enorme número de variáveis associadas a uma arquitetura bioclimática eficaz, como por exemplo, podemos aumentar a luminosidade de uma divisão com uma maior área de envidraçado, correndo o risco de aumentar exageradamente a temperatura ambiente em virtude de uma maior exposição solar interior.

Claramente um ponto de encontro eficiente só pode ser conseguido, aparte uma formação adequada nas técnicas base, com a utilização de ferramentas de modelação e segundo uma perspectiva de experiência/intuição.

Já existem muitas ferramentas que permitem atingir soluções de forma rápida e expedita, existindo no entanto alguma falta de conhecimento da sua existência e também porventura uma certa falta de interesse na sua utilização. Mais uma vez a formação tem aqui um papel preponderante, no sentido de se promover e divulgar a utilização de ferramentas que facilitam claramente o trabalho do arquiteto e do engenheiro.

Paralelamente a estes problemas há que admitir que hoje em dia a habitação também obedece a conceitos de moda e consequentemente, tal como uma senhora se sujeita a usar sapatos com um salto agulha de 15 cm só para parecer mais bonita, esquecendo os efeitos que esse capricho possa ter na sua saúde, também os donos de uma casa comprometem por vezes a saúde desta, em prol de uma casa com artifícios estéticos necessários ao seu sucesso, refletindo as posses económicas dos seus donos.

Até porque a ideia que ainda vigora na nossa sociedade é de que a economia e a poupança estão associadas à pobreza. Quem tem dinheiro, pode comprar um potentíssimo sistema de ar condicionado!

Por fim, existe ainda um último aspecto que tem a ver com o fato de a abordagem bioclimática ou da utilização de energias renováveis ter tido a infelicidade nas últimas décadas de sofrer de um estigma de disfuncionalidade causado pela má instalação de certo tipo de aplicações, nomeadamente painéis solares, e pela dificuldade do utilizador encontrar apoio técnico competente e eficiente. Em muitas situações, toda a instalação foi mal dimensionada, mal instalada ou mesmo fraudulenta e o utilizador deparava-se com uma despesa enorme que não era rentabilizada, pelo contrário. Hoje em dia, a maior dificuldade com que as empresas nesta área se confrontam prende-se justamente com o cepticismo dos consumidores, pelo tal estigma que ainda rodeia estes conceitos, ou até por no passado se ter associado estas técnicas a fanatismos ecológicos.

Como se constrói bioclimaticamente?

…inovação significa cada vez mais a capacidade de lidar com a incerteza em ambientes diversificados…,

Um dos fatores chave para um design passivo eficaz e eficiente é a compreensão de que não existe uma solução óptima e aplicável a todas as situações, mas sim inúmeros mecanismos que devem ser selecionados no sentido de se encontrar uma solução adequada para determinado local.

Alguns dos fatores que podem afetar esta escolha são o fato de nos encontrarmos em cidade ou no campo, numa montanha ou numa planície, a quantidade de radiação solar recebida diariamente, etc.

Este trabalho não pretende de todo abordar o lado técnico destas questões, tornando-se no entanto essencial focar alguns conceitos fulcrais. Apresentasse assim abaixo uma breve introdução sobre os conceitos de base, para de seguida expor algumas das possíveis técnicas e tecnologias utilizadas em Arquitetura Bioclimática.

Arquitetura Bioclimática – Conceitos básicos

Energia Solar

A energia solar depende de dois fatores: a trajetória do Sol e a duração da exposição solar. Sendo o Sol a maior fonte de energia utilizada na arquitetura bioclimática, é muito importante ter uma ideia da sua trajetória e do número de horas de Sol recebidas ao longo do dia e do ano.

É a trajetória solar que define a duração da exposição solar, e o ângulo de incidência dos raios solares que determinam a intensidade da radiação.

No hemisfério Norte (acima do trópico de Câncer), só há dois dias por ano em que o eixo de rotação da Terra é perpendicular ao plano do seu movimento em torno do Sol: o equinócio da Primavera e o equinócio do Outono. Nestes dias, o tempo de dia é exatamente igual ao tempo de noite e o Sol nasce precisamente a Leste e põe-se a Oeste.

A energia solar recebida por qualquer superfície pode chegar de três modos distintos: ou por radiação direta, a forma de radiação mais intensa, ou por radiação difusa, que no fundo é a radiação que foi difundida em todas as direções pelas moléculas de ar e por partículas que compõem a atmosfera, ou ainda por radiação refletida por outras superfícies. Num dia de céu limpo, a percentagem de radiação que chega ao solo é cerca de 50% da emitida pelo Sol, sendo a percentagem de radiação difusa baixa. No entanto, num dia com nuvens, a radiação difusa pode variar entre 10 a 100% da radiação que chega ao solo.

O ganho solar direto é a forma mais simples de se conseguir aproveitar de forma passiva a energia solar. Pode consistir somente numa habitação com janelas orientadas a Sul, que no Inverno conseguem um ganho solar considerável desta forma, e que no Verão, em virtude de uma posição mais elevada do Sol na sua trajetória, e eventualmente até de um sombreamento sobre a janela, impedem o sobreaquecimento da habitação.

Temperatura

A temperatura depende essencialmente da radiação solar, do vento, da altitude e da natureza do solo.

O Sol aquece a atmosfera indiretamente visto que o solo acumula a energia solar que recebe e reemite o calor por radiação e convecção. A propagação deste calor é então assegurada ou por condução, ou por difusão, através da turbulência do ar, ou seja através do vento. Durante o dia, como resultado de uma maior quantidade de radiação direta incidente, a temperatura tem tendência a subir, acontecendo o inverso à noite.

Para estudar o comportamento térmico de uma casa, torna-se então importante conhecer os modos de transmissão de calor.

Como acabámos de ver, o calor transmite-se essencialmente de três modos diferentes:

Condução: O calor propaga-se através de continuidades materiais. Cada material tem o seu coeficiente de condução de calor que indica se o material é bom condutor térmico, ou se por outro lado é um bom isolante.
Convecção: O calor transfere-se de um meio sólido para um fluido que escoa sobre esse sólido. Se este escoamento/movimento tiver uma origem natural, devido a gradientes de temperatura (o ar frio é mais denso e desce, o quente é menos denso e sobe) a convecção chama-se natural. Se a convecção tiver origem em ventos, ou em ventoinhas diz-se que é forçada e é também mais eficiente.
Radiação: Todos os corpos emitem radiação eletromagnética cuja intensidade depende da sua temperatura. Este modo não precisa de nenhum meio para se propagar e é o modo através do qual a energia solar alcança a terra.

Humidade

O ar é composto por uma mistura de ar seco e vapor de água.

A humidade traduz qual a percentagem de água que o ar contém e o seu valor é influenciado não só pela temperatura do ar mas também pelo volume de precipitações, pela vegetação, pelo tipo de solo e pelas condições climatéricas tais como os ventos e a exposição solar.

A humidade influencia a sensação de bem estar visto que uma das formas do corpo regular a temperatura do corpo passa pela evaporação.

Vento

O vento resulta da deslocação de uma massa de ar maioritariamente na horizontal, de uma zona de alta pressão (massa de ar fria) para uma zona de baixa pressão (zona de ar frio).

Vários parâmetros afetam a sua existência e a sua velocidade que, em geral aumenta com a altitude sendo a topografia é um destes fatores.

O vento é geralmente uma vantagem no Verão visto que permite arrefecer a atmosfera, mas é uma desvantagem no Inverno visto ser um dos fatores que contribui para o arrefecimento dos edifícios por convecção.

Água

Em pequena ou em larga escala as massas de água têm uma grande influência sobre o microclima de um local visto que regulam as flutuações de temperatura agindo como tampões térmicos.

De fato, a vaporização da água é um processo endotérmico, ou seja retira energia do meio ambiente. Essa energia chama-se energia de vaporização. Assim, quando a água evapora permite um certo arrefecimento da zona circundante. Foram já utilizados por diversas vezes dispositivos que ao pulverizarem um local permitem a diminuição da temperatura de alguns graus.

Um exemplo disto são as fontes e jatos de água espalhados pelo recinto da Exposição Universal de Sevilha em 1992 ou os famosos vulcões de água da Expo 98 em Lisboa.

A vegetação

A vegetação em arquitetura bioclimática é muito útil visto proteger de forma sazonal os edifícios, refrescá-los através da evapo-transpiração e filtrar o pó em suspensão no ar.

Todavia é preciso ter em atenção a escolha das plantas tendo em consideração os objetivos pretendidos ou seja escolher vegetação de folha caduca para sombrear no Verão mas não no Inverno.

Inércia térmica

Um corpo aquece quando a temperatura do meio que o envolve sobe.

Se a temperatura sobe lentamente é dito que o corpo tem uma grande inércia térmica enquanto se a temperatura subir rapidamente diz-se que o corpo tem baixa inércia térmica.

Conforto térmico

Considera-se que o nosso corpo está em conforto térmico quando, à nossa temperatura corporal normal, a taxa de produção de calor é igual à taxa de perda.

Há no entanto vários fatores que influenciam o modo como geramos calor tais como a atividade física e mental e o metabolismo mais ou menos rápido e há fatores que influenciam a forma como perdemos calor tais como o isolamento corporal natural, as roupas, a temperatura, a humidade e a velocidade do ar.

Atualmente, existem standards internacionais no que toca ao conforto térmico e que são utilizados globalmente. Os mais utilizados são o ASHRAE 55-92 (1992) e o ISSO 7730 (1994).

No entanto estes modelos consideram que o conforto térmico é resultante somente de variáveis físicas e fisiológicas, e preveem as condições de conforto a um nível global o que leva a que os critérios de conforto sejam os mesmos quer se trate de um edifício num país frio ou num país quente.

Ora, hoje em dia, sabe-se que os critérios de conforto não só variam de pessoa para pessoa, como ainda mais de povo para povo e de clima para clima.

Existem então já inúmeros estudos sobre algoritmos adaptativos que consideram também o comportamento adaptativo dos ocupantes dos edifícios quer em termos de ações físicas, quer em termos de adaptação psicológica (como expectativas), relacionando ambos os fatores com o contexto climático.

O critério de conforto resultante da aplicação de algoritmos adaptativos é bem mais flexível e realista que os critérios convencionais como o ISO 7730 ou a ASHRAE, podendo a sua aplicação resultar numa diminuição muito significativa do consumo energético à escala mundial.

Efeito de estufa

É o fenómeno em que a radiação entra num local mas não consegue voltar a sair aquecendo assim o local em causa. Locais fechados por vidros são particularmente sujeitos a este fenómeno, visto o vidro ter um comportamento curioso em relação à radiação. O vidro é transparente para a radiação no espectro do visível mas é opaco para radiação com comprimento de onda mais elevado.

O que acontece quando os raios solares entram numa casa é que vão aquecer os objetos que depois emitem radiação no espectro do infravermelho (maior comprimento de onda) que não consegue sair, ficando assim a energia retida no interior.

Este tipo de efeito é muito útil nas estações frias visto permitir armazenar calor.

Exemplos frequentes são precisamente as estufas ou áreas envidraçadas que têm de ser muito bem acauteladas prevendo um sombreamento e ventilação adequada sobretudo em climas quentes.

Fonte: www.soarquitetura.com.br(Larrea Cangas)/www.gsd.inesc-id.pt(Helder Gonçalves)