Tese sombreamentos - final

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Tese sombreamentos - final

  1. 1. MARCO MANUEL ROQUETE RAMOS ESTRATÉGIAS PARA A EFICIÊNCIA TÉRMICA NOS EDIFÍCIOS – SOMBREAMENTOS – Orientador: Dr. Arq.º António José de Santa-Rita Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Departamento de Arquitectura e Artes Lisboa 2009
  2. 2. MARCO MANUEL ROQUETE RAMOS ESTRATÉGIAS PARA A EFICIÊNCIA TÉRMICA NOS EDIFÍCIOS – SOMBREAMENTOS – Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Departamento de Arquitectura e Artes Lisboa 2009 Tese apresentada para a obtenção do Grau de Mestre em Arquitectura no Curso de Mestrado Integrado em Arquitectura, conferido pela Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias Orientador: Dr. Arq.º António José de Santa-Rita
  3. 3. Tese de Mestrado IntegradoTese de Mestrado IntegradoTese de Mestrado IntegradoTese de Mestrado Integrado –––– ArquitecturaArquitecturaArquitecturaArquitectura –––– SOMBREAMENTOSSOMBREAMENTOSSOMBREAMENTOSSOMBREAMENTOS –––– –––– Marco Manuel Roquete RamosMarco Manuel Roquete RamosMarco Manuel Roquete RamosMarco Manuel Roquete Ramos ––––
  4. 4. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 4 Índice I. Agradecimentos ….………………………….………………………….………….… 7 II. Índice de figuras …….………………….………………….…………….….………... 9 1. Fotos ….…………………………………….……………………………………… 9 2. Esquemas ….…………………………………………….…………………..….… 11 3. Tabelas e quadros ……………………………………….…………………......... 13 III. Resumo …….…………………………………………….………….……………….… 15 Abstract …….…………………………………………….…….…………….…….….. 17 IV. Introdução …………………………………………………………………………...… 19 V. Objectivos ……………………………………………………………………………... 19 1. Metodologia ……………………………………………………........................... 19 2. Conceitos de heliotecnia ………………………..……………….……………….. 19 3. Análise da incidência dos raios solares …….................................................. 21 3.1. Projecções estereográficas cilíndricas ……………………………..…….. 21 3.2. Projecções polares …………………………………………………..……… 22 VI. Tipos de sombreamento ………………………………………………………….…. 23 1. Enquadramento histórico …..………………………………….……………….... 23 2. Cérceas e alinhamentos ……………………………………….……………..….. 25 3. Sombreamento vertical ……………………..………………..….…………….... 27 3.1. Vegetação …..………………………………………...……………….……... 27 3.2. Sombreadores verticais fixos …..………………………………..…….…... 29 3.3. Sombreadores verticais móveis e/ou orientáveis………………..…...…... 30 3.4. Vidros de controlo solar ..……………………………….……………...….... 31 4. Sombreamento horizontal ..…….……………………………………….….…..... 32 4.1. Sombreamento com elementos vegetais ..…….……………..………….. 32 4.2. Sombreadores exteriores fixos ..……………………………….…….….... 33
  5. 5. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 5 4.3. Sombreadores exteriores móveis ..…….……..……………….….…….... 34 5. Sombreamentos interiores ..………………………………............................... 41 6. Considerações sobre sombreamentos exteriores de vãos envidraçados …. 42 6.1. O sistema de sombreamento exterior ……….……………..……………… 44 6.2. Sombreamentos a Sul ………………..……….……………..……………… 45 6.3. Vãos envidraçados de orientação a Nascente e a Poente ……..……… 46 6.4. Sobre a prevenção e a manutenção ……..……………………………… 46 VII.Análise e estudo de diversos tipos de sombreamento ….....……………… 47 1. Caracterização de um edifício tipo para estudo ………..……………………. 47 2. Cálculo de alturas solares e azimutes……………….………………………... 49 3. Pala de sombreamento horizontal sobre a fenestração ……………………. 50 4. Pala de sombreamento horizontal sobre toda a fachada ……….…………. 55 5. Pala de sombreamento vertical sobre a fenestração ………………….….… 57 6. Ganhos Térmicos Totais (considerando nulos os ganhos internos) – Dados result. do sombreamento e uso de árvores – ver cálculos detalhados em Anexo ………………………………………….……………………………………. 59 6.1. envidraçados sem pala e sem árvores ………….………….……………… 59 6.2. envidraçados com pala de 0,60m de profundidade e sem árvores ………….…………………………………………….………………………... 59 6.3. envidraçados sem pala e com árvores de 3,3m de altura, a 3,5m de distância .............…….………….….…………..……………….……………. 60 6.4. envidraçados com pala e com árvores …………….………..….……......... 60 7. Quadros comparativos – Dados resultantes com demonstração de cálculos em anexo ….………….……………………………………………….…..…..….. 61 VIII. Conclusões ………………………………..…..……………………...................... 61 1. Factor fundamental ……………………..…..………………………………....... 62 2. Sombreamento exterior ……….…….……..…………………………………….. 62 3. Sistemas vernaculares de sombreamento ……..……………….…………...... 62 4. Projecto ……………..…….……..…………………….………………................. 62 5. Análise dos dados de cálculo…………..….……....…………………................ 63 IX. Bibliografia……………………………………………………………………............. 64 1. Bibliografia principal ……………………………………………….……………. 64
  6. 6. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 6 2. Bibliografia secundária ………………………………………………………….. 64 3. Sites citados………………………………………………..…..…….………….… 65 4. Sites de consulta …………………………………..…........................................ 65 5. Outras fontes…………………………………………...……………..………...... 66 X. Anexos ………………………………………………………………………….………. 67 1. Nascimento e Ocaso do Sol (Lisboa) – Jan a Jun /2008……….…………… 67 2. Nascimento e Ocaso do Sol (Lisboa) – Jul a Dez /2008 …………..………… 68 3. Crepúsculos, comprimento do dia, Alturas e Azimutes do Sol (Lisboa) – Jan a Dez /2008…..……………………................................................................... 69 4. Diagrama solar – latitude aproximada de Lisboa……………………............ 70 5. Média anual da temperatura ambiente na Europa …………………………. 71 6. Projecção Horizontal de azimutes utilizados para os esquemas de sombreamento……………………………….…………………………………….. 71 7. Planta do edifício em estudo……………………………….……………………... 72 8. Pormenor da parede do paramento exterior…………………………………..... 73 9. Cálculo de Ganhos Solares…………………….……………………………….. 74 9.1. pela envolvente opaca…………….………………………………………... 74 9.2. envidraçados sem pala e sem árvores………………..…………………. 75 9.3. envidraçados com pala de 0,60m de profundidade e sem árvores …. 76 9.4. envidraçados sem pala e com árvores de 3,3m de altura, a 3,5 de distância……………………………………………………………………….. 77 9.5. envidraçados com pala e com árvores……………..……………………... 78
  7. 7. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 7 I. Agradecimentos Na conclusão desta etapa, quero expressar a minha sincera e profunda gratidão: aos meus pais, António Carrasco Ramos e Mª Luísa S. Roquete Ramos, sem o apoio dos quais, não me seria possível chegar aqui!; Aos meus filhos, Ana Luísa de Oliveira Roquete Ramos e Marco António de Oliveira Roquete Ramos, por quem todo o esforço vale a pena! À minha irmã, Helena Ramos e sobrinho Pedro Pinto; aos meus tios, Diamantino Almeida e Manuela Almeida e primos, Vera, Sónia e Bruno Almeida; à minha colega e amiga, Arqª Tânia Bailhote, pelo grande apoio que me deu e pelo bom trabalho de equipa que muita alegria nos trouxe; Aos meus Mestres (na verdadeiro significado da palavra Mestre, enquanto tutor da instrução de um saber incomum e referência inspiradora do discípulo): meu velho professor, Sr. Casimiro Pontes e ao Mestre que deu seguimento ao seu trabalho de uma forma brilhante, Arqº Miguel Pires – prova provada que o vernáculo e o contemporâneo não são antagónicos, pelo contrário, são complementares – e cuja excelência de ensino e motivação no ensinar me fizeram ganhar coragem para, depois de grande naufrágio na minha vida, perseguir o meu sonho, a minha vocação, fazer e cumprir o meu próprio destino; obrigado também aos Srs. Luís Santos e Rogério Cardoso Meu Orientador de Tese e Mestre, Arq. António Santa-Rita, de quem, enquanto Arquitecto, tento fazer minha própria bitola; Arqº Amâncio “Pancho” Guedes, cuja presença no primeiro ano, sua competência, assertividade, cordialidade, mas sobretudo alegria de trabalhar e de nos ouvir mais do que nos ensinar, atitude com que encarou todas as aulas, foi determinante para me confirmar a arquitectura como “a mulher da minha vida”; Engº João Guterres; Dr. Fausto Cruz; Dr. José Zaluar Basílio; Arqº Rui Nogueira Simões; Arqª Susana Terra Motta; Arqº Jayme Ferrer Carvalho; Engº Pacheco dos Santos; Arqº Leonildo Aguillar; Arqº João Cunha; Arqº Manuel Lacerda; Engº João Bessa Pinto; Arqª Sara Taveira; Aos meus estimados professores Arqª Ana Paula Rainha; Arqº Carlos Alho; Arqª Cristina Mantas; Arqº F. Ribeiro da Costa; Arqº Luís Cunha; Arqº Nuno Carrôlo;
  8. 8. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 8 Arqº Nuno Ladeiro; Arqº Paulo Serôdio; Arqº Pedro Gamito; Arqº Pedro Garcia da Fonseca; Arqº Pedro Ressano Garcia; Arqº Vasco Pinheiro; Dr. José Alberto Alho; Dr. José Gregório; Dr. Moisés Mussolovela; Engº Carlos Rainha; À colega, monitora e amiga, Arqª Andreia Vale; ao Arqº Gonçalo Byrne; à Profª Ana Costa; à Drª Isabel Costa e enfermeiras do C. S. Parede – ext. Tires; ao Hospital de Egas Moniz – ao piso da Cirurgia Plástica e ao Dr. Seixas Martins; A todos os meus colegas de curso, pela camaradagem, pela amizade e que muito me honraram e distinguiram em fazer-me seu representante nos dois últimos anos do curso, tarefa que procurei desempenhar com o maior empenho e valor; Aos funcionários e auxiliares, cujo brio, prestabilidade e apoio aos estudantes fazem funcionar, o melhor possível, a Universidade Lusófona; e de quem guardo sentida amizade; À Universidade Lusófona de Humanidades e Tecnologias, sua Reitoria e ao Departamento de Arquitectura; agradeço seu incessante investimento nas instalações, meios de trabalho e projectos de cooperação e investigação; bem como ao seu esforço contínuo de procurar elevar o seu próprio nome pela via do reconhecimento e sucesso dos seus formandos! – “O triunfo do aluno é glória do mestre!”. A todos vós, o meu muito obrigado! Marco Roquete Ramos
  9. 9. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 9 II. Índice de figuras 1. Fotos Sombreamentos verticais 1. Fixos – toldos laterais ………………………………………….….. pág. 29 – www.cruzfer..pt – 2. Fixos – toldos laterais ……………………………………………... pág. 29 – www.cruzfer..pt – 3. Redes de sombreamento e malhas metálicas ……………….... pág. 29 – www.cruzfer..pt – 4. Telas verticais …………….….……………………………….…….. pág. 30 – www.cruzfer..pt – 5. Telas verticais ……………….……………………….………….….. pág. 30 – www.cruzfer..pt – 6. Painéis deslizantes …………………………………….………….. pág. 30 – Casa nel Parco –Arqº Gonçalo Byrne – 7. Vidros de controlo solar – Saint-Gobain ………….……………... pág. 31 – www.saint-gobain-glass.com – 8. Vidros de controlo solar – OKALUX ……………....……........ pág. 31 – www.cruzfer..pt – Sombreamentos horizontais 9. Telheiros de malhas de madeira ….……………………….…….. pág. 33 – NS – Notícias Sábado – Diário de Notícias – –– http//www.biau.es/htm/bienal.ht – 10. Lamelas fixas ..……………………………………..……….. pág. 33 – Casa San Damian Passage - Santiago Chile – http://www.xvbienaldearquitectura.cl/ - 11. Estores exteriores orientáveis ….……………….……………...….. pág. 34 – www.cruzfer..pt – 12. De obscurecimento ….…………………………………….……….. pág. 34 – www.cruzfer..pt – 13. De dupla-orientação ….………………………………….………….. pág. 35 – www.cruzfer..pt – 14. De dupla-orientação ….…………………………………….……….. pág. 35 – – www.cruzfer..pt –
  10. 10. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 10 15. De dupla-orientação ….…………………………………………….. pág. 35 – www.cruzfer..pt – 16. Day-light para fachada dupla ……………………………...…..….. pág. 35 – www.cruzfer..pt – 17. Estores angulares ….…………………………………………….. pág. 36 – www.cruzfer..pt – 18. Estores de segurança ……………………………………………. pág. 36 – www.cruzfer..pt – 19. Em aço inox ….…………………………………….……….…….. pág. 36 – www.cruzfer..pt – 20. Em alumínio ….…………………………….……………….…….. pág. 37 – www.cruzfer..pt – 21. Telas de braço projectante ……………………………..……….. pág. 37 – www.cruzfer..pt – 22. Telas de braço projectante ………………………...……..…….. pág. 37 – www.cruzfer..pt – 23. Telas de avanço parcial ……………………………….....….. pág. 37 – www.cruzfer..pt – 24. Telas de avanço parcial …………………………….........….. pág. 37 – www.cruzfer..pt – 25. Toldos deslizantes ….…………………………………………….. pág. 38 – www.cruzfer..pt – 26. Toldos deslizantes ….………………………………………….….. pág. 38 – www.cruzfer..pt – 27. Toldos de cassete com braços retrácteis ……………….….. pág. 39 – www.cruzfer..pt – 28. Lamelas orientáveis tipo “Brise-soleil” ……………………….... pág. 39 – www.cruzfer..pt – 29. Lamelas orientáveis tipo “Brise-soleil” ……………………..….. pág. 39 – www.cruzfer..pt – 30. Lamelas orientáveis tipo “Brise-soleil” …………………..…….. pág. 40 – www.cruzfer..pt – Sombreamentos interiores 30. Telas horizontais ….…………………………………………….. pág. 41 – www.cruzfer..pt –
  11. 11. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 11 31. Telas verticais ….…………………………………………….. pág. 41 – www.cruzfer..pt – 32. Telas verticais ….…………………………………………….. pág. 41 – www.cruzfer..pt – 33. Telas plissadas ….…………………………………………….. pág. 41 – www.cruzfer..pt – 2. Esquemas e figuras Ilustrativos da Introdução Metodologia Introdução a conceitos de heliotecnia 1. elíptica ………………….…………………………………........................ pág. 20 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 2. declinação ……..…………………………..…………………………….. pág. 20 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 3. trajectória solar ..…………………..…………………………………….. pág. 20 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 4. coordenadas do Sol …………………….……………………................. pág. 20 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 Métodos de análise da incidência dos raios solares 5. Projecções estereográficas cilíndricas …………………….................. pág. 21 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 6. Projecções estereográficas cilíndricas …………………….................. pág. 21 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 7. Projecções polares – carta solal ……………….......…………….…… pág. 22 – Pedro Nunes de Freitas, Arqº – ULHT – – Física das Construções – Clima 8. Projecções polares – transferidor ......………………………………… pág. 22 – Pedro Nunes de Freitas, Arqº – ULHT – – Física das Construções – Clima Desenvolvimento da investigação Tipos de sombreamento Enquadramento histórico 9. Casa-átrio Romana ……………………….……....…. pág. 23 – Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº – Imprensa Nacional Casa-da-Moeda – pág. 11 –
  12. 12. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 12 10. Semi-gruta de Mesa-Verde, Colorado (EUA) .…… pág. 23 Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº – Imprensa Nacional Casa-da-Moeda – pág. 51 – 11. Casas-pátio escavadas no solo, Matmata……………pág. 24 (Tunísia) Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº – Imprensa Nacional Casa-da-Moeda – pág. 75 – 12. Casas do centro e norte da Europa ………………… pág. 25 (Alemanha e Dinamarca) Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº – Imprensa Nacional Casa-da-Moeda – pág. 157 – Cérceas e alinhamentos 13. Cércea ……………………….…...........………………. pág. 25 – Marco Roquete Ramos / RCCTE – 14. Orientação solar ………………………….………….. pág. 26 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 15. Desvios da orientação solar ……………………..….... pág. 26 www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 Pormenorizações de diversos tipos de sombreamento 16. Caracterização de um edifício tipo para estudo …… pág. 47 – Marco Roquete Ramos – 17. Orientada a Sul ……….………………..…………..……pág. 48 – Marco Roquete Ramos – 18. Orientada a Poente…………………………………… pág. 48 – Marco Roquete Ramos – 19. Projecção horizontal dos azimutes ……………………pág. 49 – Marco Roquete Ramos – Pala de sombreamento horizontal sobre a fenestração 20. Em 21 Jun – 12, 16 e 17h00m …….………………..…pág. 50 – Marco Roquete Ramos – 21. 12h00m – Paredes orientadas a Sul…………………. pág. 50 – Marco Roquete Ramos – 22. 16 e 17h00m – Paredes orientadas a Poente …………pág. 50 – Marco Roquete Ramos – 23. Em 21 Mar/Set ………………………….…………….…pág. 52
  13. 13. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 13 – Marco Roquete Ramos – 24. 12h00m – Paredes orientadas a Sul ..……………….. pág. 52 – Marco Roquete Ramos – 25. Em 21 Mar/Set – 16 e 17h00m ……………………….. pág. 53 – Marco Roquete Ramos – 26. Em 21 Dez – 12 e 16h00m …………………………… pág. 54 – Marco Roquete Ramos – 27. 12h00m – Paredes orientadas a Sul ………..………. pág. 54 – Marco Roquete Ramos – 28. 16h00m – Paredes orientadas a Poente ……………..pág. 54 – Marco Roquete Ramos – Pala de sombreamento horizontal sobre toda a fachada 29. Em 21 Jun – 12h00m ………………………….………. pág. 55 – Marco Roquete Ramos – 30. Em 21 Jun – 16h00m …………………....……………. pág. 56 – Marco Roquete Ramos – 31. Em 21 Mar/Set – 12 e 16h00m ………………………. pág. 56 – Marco Roquete Ramos – 32. Em 21 Dez – 12 e 16h00m ……………………………. pág. 57 – Marco Roquete Ramos – Pala de sombreamento vertical sobre a fenestração 33. Em 21 Jun – 12, 16 e 17h00m ………………….……. pág. 57 – Marco Roquete Ramos – 34. Em 21 Dez, Mar/Set – 12 e 16h00m ………………… pág. 58 – Marco Roquete Ramos – 3. Tabelas e quadros Tipos de sombreamento Sombreamento vertical 1. Vegetação – características de plantas para aproveitamento solar passivo ……………………………………………. pág. 28 – Marco Roquete Ramos / Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº – I.N. Casa-da-Moeda – pág. 49 – 2. Cálculo de alturas e azimutes ………………...............pág. 49 – Marco Roquete Ramos – Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº – I. N.C. -Moeda – pág. 113 –
  14. 14. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 14 Ganhos Térmicos Totais (considerando nulos os ganhos internos) – Dados result. do sombreamento e uso de árvores – ver Anexo 3. Pelos envidraçados sem pala e sem árvores ……... pág. 59 – Marco Roquete Ramos – 4. Pelos envidraçados com pala de 0,60m de profundidade e sem árvores ………………………………………..…… pág. 59 – Marco Roquete Ramos – 5. Pelos envidraçados sem pala e com árvores de 3,3m de altura, a 3,5 de distância ………………………….…....pág. 60 – Marco Roquete Ramos – 6. Pelos envidraçados com pala e com árvores …..…... pág. 60 – Marco Roquete Ramos – 7. Quadros comparativos - Dados resultantes do sombreamento e uso de árvores …….……………………….……….. pág. 61 – Marco Roquete Ramos –
  15. 15. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 15 III. Resumo Quando o Homem procurou construir abrigos, a partir do Neolítico, soube observar a natureza, os ciclos diários e anuais, os recursos disponíveis, para assim achar soluções construtivas que lhe permitisse alcançar os seus objectivos de conforto, para que a sedentarização fosse sinónimo de bem-estar. As habitações passam a ser instrumento de domínio sobre os caprichos climatéricos. O abrigo providenciado pelas antigas cavernas e outras formações geológicas, as árvores e a vegetação, e até mesmo, numa fase mais evoluída da vivência de caçador- recolector, pequenos abrigos temporários feitos de peles de animais, rochas e ramos deixam de ser suficientes para albergar os grupos humanos que desenvolvem a agricultura e a domesticação de animais. Para além do primário objectivo defensivo do abrigo contra a intrusão e ataque de animais, não só os abrigos terão de os proteger das intempéries, como também terão de o fazer para as colheitas e o gado, assim como controlar de forma eficiente a temperatura e humidade interiores. A juntar à importância de factores como posições defensivas elevadas, abrangência do campo visual, localização relativa a pontos de água, cedo descobriu o valor da orientação solar e da posição relativa a ventos dominantes. À medida que a sedentarização vai dando origem a crescentes aglomerados urbanos, que haverão de se consolidar no território, moldando a paisagem, desenvolveu, sobretudo nas culturas residentes em climas mais quentes, formas de controlar a incidência de luz solar, quer através da própria concepção organizacional dos espaços, interagindo entre eles próprios ou com o meio vegetal e geológico envolvente, quer através de meios auxiliares de sombreamento. No século XX, à medida que se generaliza o uso doméstico da electricidade, muitas práticas de orientação solar e meios de sombreamento são negligenciados e substituídos por soluções de climatização interior dos edifícios. O controlo da temperatura interior passou a ficar a cargo de meios mecânicos de ar condicionado que se substituiriam à responsabilidade conceptual da arquitectura que se “libertava” das condicionantes ancestrais, à custa de enormes gastos energéticos que, uma ainda barata, electricidade pré-choque petrolífero suportava. Porém, no decurso da transição do milénio, tanto os preços dos combustíveis fósseis dispararam e consequentemente o preço da energia; como a emergência do conceito de Desenvolvimento Sustentável, que começou a ser mais difundido depois de
  16. 16. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 16 1987, quando o Relatório Brundtland da Comissão Mundial de Ambiente e Desenvolvimento das Nações Unidas definiu desenvolvimento sustentável como sendo o desenvolvimento que satisfaça as presentes necessidades sem por em risco a capacidade das gerações vindouras de poder satisfazer as suas próprias necessidades ( O Nosso Futuro Comum - Relatório Brundtland – WCED1 - UN, 1987), e que alterou a consciência global da necessidade de voltar aos vernaculares princípios básicos da arquitectura, reinventar as técnicas já experimentadas e ter a preocupação de prever em projecto os meios eficazes para o controlo de temperatura, garantindo o conforto térmico, com o recurso mínimo a soluções electromecânicas cujo balanço energético não seja favorável, ou, para utilizar a terminologia em voga, sustentável. Os sombreamentos, quando utilizados de uma forma coerente e eficaz, são um valioso contributo para controlo da radiação solar, que ao incidir nos paramentos exteriores e vãos envidraçados, lhe transmite energia, a qual, dependente dos Coeficientes de Transmissão Térmica e outros factores, faz aumentar a temperatura dos espaços interiores. Contribuem assim os sombreamentos para uma eliminação dos gastos com meios auxiliares de climatização. Palavras-chave Sombreamento; Conforto Térmico; Soluções Construtivas; Energia 1) WCED - Comissão Mundial para o Ambiente e Desenvolvimento das Nações Unidas
  17. 17. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 17 Abstract When Man began to build protection shelters from the Neolithic period, he learned to observe nature, the daily and annual cycles, the available resources to find constructive solutions to enable him to achieve comfort, so that sedentarization was synonymous of welfare. The housing will contribute to master the vagaries of nature. The shelter provided by the ancient caves and other geological formations, trees and vegetation, even in a more evolved stage of the life of hunter-gatherers, small temporary shelters made of skins of animals, rocks and branches are no longer sufficient to house the human groups and to develop agriculture and domestication of animals. Besides the primary objective under the defensive against intrusion and attack from animals, not just the shelters will protect them from the weather, but will have to do to crops and livestock, as well as efficiently control the temperature and humidity inside. In addition to the importance of factors such as high defensive positions, scope of the visual field, located on the water points, soon discovered the value of solar orientation and position on the prevailing winds. As sedentarization leads toward growing urban areas, that there will be to consolidate the country, shaping the landscape, developed, particularly in cultures living in warmer climates, ways of controlling the incidence of sunlight, either by their own design organization of space, interacting among themselves or with their plant and geological environment, either through auxiliary means of shading. In the twentieth century, as the domestic use of electricity became widespread, as well the electrical supply system, solar orientation of many practices and methods of shading are neglected and replaced by air-conditioning systems inside buildings. The control of temperature inside has been made by mechanical means to replace the responsibility of the conceptual architecture that is "released" from the ancestral conditions at the expense of lavish spending that energy, an even cheaper, electricity pre-oil shock supported. However, during the transition of the millennium, both the prices of oil and consequently the price of energy fired, as the emergence of the concept of sustainable development, which started to be more widespread after 1987, when the Brundtland Report of the World Commission on Environment and Development defined sustainable development as development that meets the present needs without jeopardizing the ability of future generations to be able to meet their own needs (Our Common Future - Brundtland Report - WCED - UN, 1987), began to alter the overall awareness of the need to return to basic principles of vernacular architecture, reinvent the techniques already experienced and
  18. 18. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 18 have the desire to provide in the project effective means to control the temperature, ensuring thermal comfort with the use of minimum electro-mechanical devices of whose energy balance is not favourable, or, to use the terminology in vogue, sustainable. The shading, when used in a coherent and effective way, is a valuable contribution to the control of solar radiation, which occurs over exterior of glazing and openings and transmits energy, which, depending on the heat transfer coefficients and other factors, increases the temperature of the inside. The shading thus contributes to the elimination of costs with auxiliary means of cooling. Keywords Shading, thermal comfort, constructive solutions; Energy
  19. 19. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 19 IV. Introdução A presente Tese investiga a influência que os sombreamentos têm na incidência dos raios solares nos paramentos exteriores, enumera as soluções construtivas existentes correntes e faz uma análise comparativa de métodos de sombreamento utilizáveis, quantificando essa mesma influência na temperatura interior dos espaços que os referidos paramentos delimitam. Conforme se recomenda em Ecocasa, as palas de sombreamento, estores exteriores e demais dispositivos de sombreamento; o desenho conceptual escolhido para os corpos edificados; a vegetação, sobretudos as árvores e plantas trepadeiras; constituem-se como argumentos de arrefecimento solar passivo, os quais servem a mais eficaz estratégia: a de não permitir que a radiação solar se transmita aos espaços e eleve, assim, a sua temperatura. A vegetação, elemento de arquitectura vernácula, nem sempre vê reconhecida a sua extrema importância reconhecida, enquanto factor maior na regularização e equilíbrio das condições climáticas extremas, e no estabelecimento de relações micro climáticas. As árvores devem ser mantidas, sempre que possível, porque para além do saudável ambiente que proporcionam contribuem também para o sombreamento e para o arrefecimento do ambiente. (Ecocasa, 2008, www. ecocasa.org/projecto1.php). V. Objectivos Investigar como diversos tipos de sombreamento podem afectar a temperatura transmitida do exterior para o interior dos edifícios, pelos envidraçados e pelos paramentos. Analisar a temperatura, em determinada altura do ano (Solstícios e Equinócios), que estará a ser adicionada ao interior, mediante determinado sombreamento. Avaliar o papel efectivo dos sombreamentos exteriores e outras protecções . VI. Metodologia No desenvolvimento desta investigação2 , para atingir os objectivos utilizaram-se várias formas de análise: 2 Estruturada segundo Despacho Reitoral nº 101/2009, utilizando nas citações a Norma reconhecida da American Psychological Association (APA)
  20. 20. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 20 1. Conceitos de heliotecnia Para compreender a dinâmica dos sombreamentos é preciso ter conhecimento de como o movimento aparente do sol no horizonte se processa. A Terra descreve uma órbita elíptica em torno do Sol, situado num dos focos: fig. 1 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 Define-se como declinação o ângulo entre a direcção da radiação solar e o plano do Equador: fig. 2 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 No referencial terrestre tudo se passa como se o Sol tivesse um movimento aparente no horizonte, a trajectória solar: fig. 3 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 A trajectória solar traduz-se na variação das coordenadas do Sol ao longo do dia: fig. 4 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005
  21. 21. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 21 2. Análise da incidência dos raios solares 2.1. Projecções estereográficas cilíndricas A projecção estereográfica cilíndrica é uma carta que nos permite relacionar a altura solar em relação ao horizonte, bem como o azimute, em determinada hora do dia e em determinado dia do ano, possibilitando que se marque uma mancha representativa da influência do sol durante um determinado espaço temporal. fig. 5 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 A obtenção de ângulos de incidência da luz solar e azimutes, nos vários dias do ano e às diferentes horas do dia, pode ser obtida com recurso, pois, a estes diagramas de alturas solares, como o que foi utilizado nesta investigação para a latitude aproximada de Lisboa, com base nos dados climáticos conhecidos fig. 6 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005
  22. 22. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 22 2.2. Projecções polares Com recurso a cartas solares e a transferidores é possível a determinação gráfica da mancha das sombras pela determinação de coordenadas horizontais do sol: fig. 6 – Pedro Nunes de Freitas, Arqº – ULHT – Física das Construções – Clima fig. 7 – Pedro Nunes de Freitas, Arqº – ULHT – Física das Construções – Clima
  23. 23. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 23 VII.Tipos de sombreamento 1. Enquadramento histórico “Os Romanos foram o primeiro povo a consagrar juridicamente o direito ao Sol! Preocupados em poupar madeira para aquecimento, dispunham de uma prática notável no uso da energia solar e os seus edifícios obedeciam a regras de construção de acordo com a localização geográfica. fig. 8 – Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº - I. Nac.Casa-da-Moeda – pág. 11 A «casa-átrio», residência particular dos Romanos (cerca de 200 a. C.), é o reflexo dessa preocupação, contendo ensinamentos exemplares: o Sol, de Inverno e de Verão (1 e 2), é doseado através de janelas e sombreadores devidamente dimensionados; as funções mais privadas desenvolvem-se no edifício de dois pisos (3), recuado e protegido da rua, sem janelas a norte, e cuja fachada sul (4) é revestida de uma trepadeira de folha caduca, que regula sazonalmente a radiação no edifício; as funções principais desenvolvem-se no edifício anterior (5), próximo da rua (8); o átrio (6) é revestido de abundante vegetação, impedindo assim grandes amplitudes térmicas, e um pequeno lago com repuxo (7) cuida, nos dias quentes, da necessária refrigeração, por evaporação.”(Moita, 1987, pg.11) “Um importante exemplo de como outros povos antigos tiravam proveito do Sol e das condições da Natureza para a localização das suas construções, são as semi-grutas de Mesa-Verde, no Colorado (EUA), onde tribos índias construíram verdadeiras povoações entre os anos 500 e 1300! Estas formas de habitação no planalto de Mesa-Verde, situadas nas encostas sul dos canyons, para além da segurança que oferecem, ficam numa óptima situação micro- climática, por estarem protegidas dos ventos norte que sopram no planalto e envolvidas por uma enorme massa de terra, que, devido às suas capacidades de acumulação térmica, exerce uma acção natural de arrefecimento e aquecimento, respectivamente, no Verão e no Inverno. As partes superiores, suspensas das encostas, exercem a função de tecto natural, protegendo a povoação das chuvas no Inverno, mas também impedindo a forte radiação solar no Verão (latitude geográfica 39º, semelhante a Cascais - Lisboa). Por outro lado, no Inverno, com a altura do Sol mais baixa, o aproveitamento da radiação solar para fins de aquecimento é total.” (Moita, 1987, pg.51)
  24. 24. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 24 fig. 9 – Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº - I.Nac.Casa-da-Moeda – pág. 51 “Em Matmata (Tunísia) encontram-se verdadeiras casas-pátios escavadas no solo, a uma profundidade de 7 m a 10 m, com divisões interiores por vezes edificadas em dois andares sobrepostos. Estas comunicam, através de pequenas aberturas, com o pátio interior, onde se encontra o poço de água, elemento de grande importância para estas regiões (A)! Devido á ausência de paredes exteriores, não se verifica durante o dia uma radiação solar intensa na habitação, ficando a temperatura no interior desta nos níveis desejados (18°-22°). Os ventos do deserto, que sopram forte e carregados de areia, não se fazem assim sentir na habitação! fig. 10 – Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº - I. Nac. Casa-da-Moeda – pág. 75 Quando a rocha é dura e de difícil trabalho, as habitações são escavadas nas encostas dos montes viradas a sul, como, por exemplo, em Chemini (Sul da Tunísia) (B).” (Moita, 1987, pg.75) “A arquitectura rural tradicional, independentemente do seu grau de elaboração, é geralmente um bom testemunho da forma como os povos de diferentes culturas sabiam integrar o habitat no clima. A
  25. 25. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 25 fig. 11 – Energia solar passiva I - Francisco Moita, Arqº - I. Nac. Casa-da-Moeda – pág. 157 No Centro e no Norte da Europa (Alemanha e Dinamarca), o clima é frio, as temperaturas de Inverno atingem facilmente os – 25°C e as casas rurais caracterizam-se fundamentalmente pelo notável modo de isolamento como são concebidas: sob os telhados altos situam-se vários “sótãos”, que são aproveitados para celeiros agrícolas, constituindo uma excelente zona térmica intermediária. Exceptuando uma pequena área a sul, a habitação é rodeada pelas zonas de serviços agrícolas e o estábulo situa-se na parte mais fria, a norte. Colocado num ponto central (F), um fogo a lenha produz o calor necessário á habitação. A escassa radiação solar justifica janelas pequenas, que são protegidas com portadas isoladas.” (Moita, 1987, pg.157) 2. Cérceas e alinhamentos A cércea – dimensão vertical da construção, contada a partir do ponto da cota média do terreno no alinhamento da fachada até à linha superior do beirado ou platibanda ou guarda do terraço – é um factor importante no funcionamento do térmico do edifício, dada a sua influência de sombreamento do horizonte. O respeito desta norma urbanística assegura que o edifício terá a fachada orientada a sul descoberta, livre do sombreamento do edifício defronte. fig. 12 – M. R. Ramos / RCCTE Desta forma, os usuários do edifício têm a liberdade de gestão do sombreamento do seu edifício consoante as suas necessidades próprias de aquecimento ou arrefecimento, consoante a estação do ano e condições climatéricas diárias específicas.
  26. 26. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 26 Da necessidade de garantir acesso à incidência dos raios solares, conforme se afirma em Ciência-Viva, também os alinhamentos são importantes na implantação e concepção do edificado. A orientação que maximiza a quantidade de radiação aproveitável coincide com o sul geográfico. fig. 13 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005 Desvios para Nascente traduzem-se num avanço à captação e desvios para Poente num atraso à captação: 1 hora por cada 15º) (Ecocasa, 2008, www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005) fig. 14 – www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005
  27. 27. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 27 3. Sombreamento vertical 3.1. Vegetação A vegetação, conforme afirma Francisco Moita, nem sempre vê a sua importância reconhecida, enquanto factor preponderante no equilíbrio das condições climáticas extremas e sua regularização. Segundo o mesmo autor (Moita, 1987, p. 45), contribui para elaborar interacções micro-climáticas que potenciam a optimização da implantação, assim como a plena integração geográfica do Homem. Aspectos como o tipo de vegetação, sua densidade de folhagem e copa, as suas particularidades e espécie, a forma como se ordenam entre si, a sua localização/implantação absoluta e relativa; questões de quantidades de evaporação, além de vários outros dados, são determinantes no estabelecimento de micro-climas no edificado e sua implantação, permitindo criar efeitos climáticos específicios que assim optimizem, inclusive, os próprios micro-climas urbanos (Moita, 1987, p. 45) Dadas as características sazonais do clima, a vegetação caducifólia é a que melhor acompanha essa mesma variação sazonal, no que respeita à radiação solar, concorrendo eficazmente para a regulação dessa mesma radiação, que afecta os espaços urbanos e sua área edificada, mormente as fachadas. Neste particular das fachadas, a melhoria do coeficiente de condutância térmica superficial exterior (he) pode ser obtida com o auxílio de uma camada imóvel de ar, entre o paramento exterior e a folhagem de uma abundante ramagem de plantas trepadeiras. Segundo afirma Moita, acerca da existência de uma camada de ar imóvel de 5 cm na fachada exterior, esta equivalerá, em termos da capacidade de isolamento térmico, a algo como a um valor k (coeficiente de transmissão térmica total) de 2,9 Wh/m2 .K. Digamos que corresponderia ao valor do efeito de uma janela de vidro duplo. Refere, ainda, que mais de 5 cm conduzem a uma optimização irrelevante do efeito ou até mesmo a efeitos negativos. (Moita, 1987, p. 47)
  28. 28. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 28 As principais características a levar em consideração na escolha de vegetação como solução de sombreamento a utilizar são enumeradas no quadro seguinte: Tabela 1 – Marco Roquete Ramos / Energia solar passiva I, Moita, I.N.C.Moeda – pág. 49
  29. 29. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 29 3.2. Sombreadores verticais fixos No campo dos sombreadores verticais fixo, existem diversas soluções arquitectónicas e acessórios que são passíveis de ser utilizados. Para além dos ressaltos no paramento exterior dos edifícios, de forma a utilizar a sombra dos mesmos em benefício do conforto térmico interior, destacam-se acessórios de aplicação, tanto exterior como interior aos edifícios, tais como: • sombreadores de lamelas verticais fixas • palas verticais. • toldos laterais – têm por finalidade a protecção da radiação do Sol baixo, às primeiras e últimas horas de insolação. É de fácil manuseamento, com um único movimento, cujo sistema tensionador mantém o toldo esticado. 1 - www.cruzfer..pt 2 - www.cruzfer.pt • Redes de sombreamento e malhas metálicas– trata-se de um princípio utilizado desde há muito para sombrear e simultaneamente permitir à luz entrar e a ventilação se efectuar, utilizando, redes de tecido, com ou sem cor, cujo conceito hoje se aplica com redes em malha de aço inox ou ainda de material plástico ou compósito. 3 - www.cruzfer.pt/indice
  30. 30. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 30 • Telas verticais – são soluções simples e eficazes de sombreamento, de baixo peso, de fácil aplicação com uma pequena caixa de armazenamento e guias ou cabos laterais, com uma vasta gama de tecidos disponíveis, inclusive com padrões. 4 - www.cruzfer.pt 5 - www.cruzfer.pt Existem telas de fachada, com guias que acompanham mesmo o curso da fachada e seus ângulos, integrando-se assim na composição da mesma. Torna-se, assim, uma opção válida para edifícios altos e muito expostos. 3.3. Sombreadores verticais móveis e/ou orientáveis • Lamelas verticais orientáveis, do tipo “Brise soleil” • Painéis deslizantes – são sistemas de controlo solar em painéis de madeira, alumínio ou outro material, fixos na estrutura de aros que deslizam horizontalmente 6 - Casa nel Parco –Arqº Gonçalo Byrne
  31. 31. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 31 3.4. Vidros de controlo solar • A tecnologia contemporânea permite-nos, com os devidos custos orçamentais, alcançar o controlo da luz solar por intermédio das próprias fachadas em vidro, equipadas com vidros para esse efeito. Por exemplo: a Saint-Gobain, marca de referência no sector dos vidros apresenta – vidro duplo de Isolamento Térmico Reforçado e de Controlo Solar SGG CLIMAPLUS SOLAR CONTROL. Este é um produto composto por dois vidros dos quais um é revestido de uma capa transparente de óxidos metálicos nobres. – www.saint-gobain-glass.com– De acordo coma Saint-Gobain, “Retém o calor do aquecimento no interior da habitação no Inverno. Em contrapartida, impede a entrada no interior do calor em excesso do sol, vantagem essencial na meia estação e verão, nas varandas (sem bem que o impede no Inverno quando queremos ganhos solares directos nas janelas). Beneficia do calor e da luz do sol, sem excesso.” (Saint- Gobain, 2008, http://pt.saint-gobain- glass.com/) 7 – www.saint-gobain-glass.com –
  32. 32. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 32 • E a Cruzfer, comercializa o OKALUX – que é um vidro com lamelas orientáveis integradas na caixa-de-ar: 8 - www.cruzfer..pt 4. Sombreamento horizontal 4.1. Sombreamento com elementos vegetais As pérgolas revestidas com um elemento vegetal do tipo videira, trepadeira, buganvília, glicínia, etc…, são sombreamentos que permitem que os mesmos acompanhem as necessidades de sombreamento de Verão e de radiação solar no Inverno, visto a planta ser de folha caduca.
  33. 33. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 33 4.2. Sombreadores exteriores fixos Pode ser conseguido este efeito dês sombreamento com elementos salientes das fachadas ou constituídos por plataformas, bem como pérgolas, lamelas fixas ou orientáveis, telheiros de malhas de madeira ou metálicas, redes e toldos, ou ainda prolongamentos do telhado e das lajes de cobertura. • Telheiros de rótulas de madeira – herança da arquitectura vernácula em Portugal (que se vais redescobrindo), são os telheiros feitos com estruturas de madeira e cobertos por uma camada de cana, na versão mais simples, com espaçamentos que permitem passar a luminosidade filtrada, com efeitos visuais espectaculares e tão identificadores de uma arquitectura de traços marcadamente mediterrânicos; ou, mais recentemente, conseguindo esse efeito com uma trama de réguas finas. 9 – NS – Notícias Sábado – Diário de Notícias – http//www.biau.es/htm/bienal.htm • Lamelas fixas – são aplicáveis sobre os vãos mas também são uma opção para zonas exteriores de estar, no fundo, recriam o efeito da tecnologia ancestral das canas em telheiro, de um forma mais controlada e formal. 10 – http://www.xvbienaldearquitectura.cl/ - Casa San Damian Passage - Santiago Chile • Malhas metálicas – Material resistente e duradouro, malhas de aço inox, contendo molibdénio para melhor resistência à corrosão, permitem a filtragem constante da luz solar.
  34. 34. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 34 4.3. Sombreadores exteriores móveis • Estores exteriores orientáveis Os estores exteriores orientáveis são a solução ideal para a protecção e sombreamento das fachadas, reflectindo até 80% dos raios solares, a orientação das lamelas permite a regulação da luminosidade a qualquer altura do dia. 11 - www.cruzfer.pt Além de preservar a privacidade interior, permite a vista para o exterior. Podem ser aplicados tanto nas janelas como em fachadas da maioria de edifícios. Disponíveis numa extensa variedade de cores das suas lamelas, tornando- se actores da composição. Podem ser comandadas de forma manual eléctrica, por interruptor, existindo também a opção bem interessante de ser automaticamente gerida a sua abertura / orientação por comando central com células de medição solar e eólica. Existem várias variantes deste tipo de estores: o De obscurecimento – lamelas em forma de “Z”, com um perfil de PVC em cada lamela, para permitir melhor obscurecimento. 12-www.cruzfer.pt
  35. 35. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 35 o De dupla-orientação – indicado para ambientes de trabalho, transporta a luz, livre de reflexão solar com a luz natural doseada. A parte superior dos estores poderá ser orientada para receber os raios solares permitindo a sua orientação para os tectos das zonas de trabalho, proporcionando a luz natural. 13 - www.cruzfer.pt A parte inferior está fechada, o que permite a reflexão solar e evita brilhos no ambiente de trabalho. 14 - www.cruzfer..pt 15 - www.cruzfer.pt A opção inversa permite-nos a entrada de luminosidade na parte inferior do vão dando luz natural e permite a exibição da projecção de slides, vídeos, etc… o Day-light para fachada dupla – estores de dupla orientação, passível de instalação em grandes fachadas de duplo pano de vidro. 16 - www.cruzfer.pt
  36. 36. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 36 o Estores angulares – são passíveis de instalar em vãos de geometria assimétrica, indicado para ambientes de trabalho, com lamelas cortadas em ângulo nas extremidades. 17 - www.cruzfer.pt o Estores de segurança – são estores com lamelas em alumínio extrudido, com reforço de aço no interior, indicados para actuar contra intrusão. 18 - www.cruzfer.pt o Estores de rolo em réguas de aço inox ou alumínio – são uma variedade que elimina a radiação solar assim que esta se eleva a mais de 23º no horizonte, na sua posição baixada, sem fechar os espaços entre as réguas. Esse fecho permite regular a luminosidade até a mesma ser nula. É de fácil utilização, com propriedades de auto-limpeza e de fácil lavagem. Graças à diminuição de energia que penetra nos edifícios, os custos podem ser bastante reduzidos. Em aço inox 19 - www.cruzfer.pt
  37. 37. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 37 Em alumínio 20 - www.cruzfer.pt • Telas de braço projectante – protecção muito prática, que permite a abertura até um ângulo de 45º, com uma mola a gás extremamente forte integrada no braço, para garantir a tensão ideal do tecido, a qualquer ângulo de abertura; podendo projectar- se a 1,6m e até mais, mediante vulcanização do tecido no sentido horizontal. É uma solução de sombreamento muito interessante, leve, versátil, de baixo custo, eficaz e simples, e de aplicação corrente. 21 - www.cruzfer.pt • Telas de avanço parcial – semelhante à tela de braço projectante, estas distinguem-se por fazer a projecção parcial da tela. Uma parte do tecido, de altura variável, mantém-se na vertical, a outra parte avança e estende-se, de acordo com o ajustamento dos braços que se afinam na altura do avanço desejado. 22 - www.cruzfer.pt
  38. 38. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 38 23 - www.cruzfer.pt • Toldos (de preferência com película reflectora) – Método ancestral de sombreamento, com larga difusão na bacia do Mediterrâneo. Todos os povos – Gregos, Fenícios, Cartagineses, Romanos, bem como Árabes/Berberes – que marcaram presença na Península Ibérica, fizeram amplo uso desta tecnologia simples para auxiliar o controle da temperatura nos edifícios. Existem várias opções actuais: fixos e deslizantes, horizontais e laterais, orientáveis, etc…; numa panóplia de cores, estruturas, texturas, padrões e até de material de composição da tela. Sem dúvida eficaz e simples, à semelhança das telas, é um sombreamento exterior que permite o seu uso para proteger, entre várias outras, grandes superfícies e vãos de zonas comerciais e de lazer, varandas e terraços (como as açoteias), vãos de pisos térreos, pátios, solários, estufas e ainda coberturas de piscinas. o Toldos deslizantes – deslizando através de guias laterais, o tecido permanece sempre tencionado por meio de um mecanismo de molas de tensão. Com estes toldos é possível sombrear todo o tipo de superfícies horizontal, vertical e mesmo em arco.
  39. 39. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 39 24 - www.cruzfer.pt 25 - www.cruzfer.pt o Toldos de cassete com braços retracteis – o tecido que sobressai do toldo na zona frontal é completamente retráctil e com sistema de enrolamento. Assegura uma recolha perfeita do tecido dentro da caixa, protegendo-o assim da chuva e do pó. Os braços retraem-se e alojam- se no interior da cassete. 26 - www.cruzfer.pt • Sombreadores de lamelas amovíveis e/ou orientáveis tipo “Brise-soleil” – com lamelas de larguras que podem andar entre 25 a 80 cm, de secção, normalmente, elíptica e um perfil interior de reforço em “I”, actua apoiada em guias laterais suspensas sobre os vãos ou sobre toda a fachada. É orientável, mecanicamente ou electricamente, com possibilidade de orientações diferenciadas por módulos.
  40. 40. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 40 27 - www.cruzfer.pt A variedade de opções, tanto em tamanho como em materiais constituintes das próprias lamelas e componentes acessórios, torna-a uma opção bem interessante e adaptável a praticamente qualquer projecto, como as de lamelas de madeira laminada em topos de alumínio anodizado. 28 - www.cruzfer.pt 29 - www.cruzfer.pt Têm uma aplicabilidade horizontal, vertical e em pala, o que permite uma variedade de opções, tanto construtivas como até de composição de fachada.
  41. 41. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 41 5. Sombreamentos interiores • Telas horizontais – opção para sombreamento interior de clarabóias de grandes dimensões ou na dificuldade de o fazer pelo exterior. 30 - www.cruzfer..pt • Telas verticais – podendo apresentar-se fixas, retrácteis em rolo e deslizantes. Podem ser translúcidas e opacas. 31 - www.cruzfer..pt 32 - www.cruzfer..pt • Telas plissadas – telas produzidas com tecidos resistente e finos, de forma transparente, criando um ambiente acolhedor na habitação ao produzir suaves efeitos de luz. A parte exterior pode ser metalizada com alumínio ou coberta com pigmentos para reflexão dos raios solares. 33 - www.cruzfer..pt • Persianas e venezianas interiores – estores de lamelas orientáveis muito práticas que permitem o controlo da luz solar tanto pela orientação das lamelas como pela altura a que as mesmas podem ser colocadas diante do vão. • Cortinas – as tradicionais cortinas têm hoje uma variedade de tecidos que lhes permite apresentar uma vasta escolha de opções técnicas, consoante os espaços que queremos arquitectar. No mercado existem tecidos como, por exemplo: de
  42. 42. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 42 fibras acrílicas; Screen – fibra de vidro coberta a PVC, poliéster plastificado a PVC, poliéster com capacidades ignífugas, etc… As vantagens do seu uso são várias, desde a de poder ser visualizado o espaço exterior sem comprometer a privacidade do interior, se for assim desejado até ao facto de permitir a entrada de luz com filtragem da intensidade da mesma, dos raios UV, e em alguns tecidos com capacidade de reflexão térmica e outros ignífugos. • Redes mosquiteiras – sendo óptimas no Verão a promover o ventilação do ar interior, protegendo ao mesmo tempo da intrusão de insectos, promovem também a filtragem dos raios solares, podendo a cor da rede e o diâmetro da malha determinar que nível essa filtragem atingirá. 6. Considerações sobre sombreamentos exteriores de vãos envidraçados De acordo com Livia Tirone, os vãos envidraçados necessitam ser concebidos atendendo a conceitos de controlo da radiação solar e de serem dotados de dispositivos auxiliares para esse efeito. São elementos que nos propiciam o usufruto da luz natural de modo a que ela nos sirva as actividades no interior do edificado, além de que nos permitem, também, a entrada da radiação solar no Inverno, contribuindo, assim, para o aquecimento nos espaços interiores do edificado. Na estação quente permitem a eliminação do calor por ventilação natural. E, em qualquer estação do ano, contribuem para elevar a qualidade do ar no interior por via da sua renovação. Dado que são os elementos de comunicação directa entre o interior do edificado e o ambiente envolvente, as janelas têm de se apetrechar de sistemas exteriores de sombreamento, para garantirem o controlo da radiação a incidir nos vãos, sem prejuízo das demais vantagens proporcionadas pela existência das mesmas. (Tirone, 2007, pg. 148) O primeiro objectivo destes sistemas é o de evitar que os raios solares atinjam os vidros. Isto porque, atravessando-os, vêem alterados os seus comprimentos de onda de radiação térmica, provocando o conhecido “efeito-de-estufa”. Sobre este efeito-de-estufa provocado pela radiação solar incidente nos vidros, as informações disponibilizadas pela Saint-Gobain (Saint-Gobain, 2009, http://www.saint-
  43. 43. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 43 gobain-glass.com/), afirmam que o raio solar que atinge a superfície do nosso planeta tem relações aproximadas de 42% de luz visível, 3% de ultra-violetas (UV) e cerca de 55% de infra-vermelhos (IR). A estes três tipos de radiação correspondem três faixas espectrais de comprimento de onda, a saber: UV entre 0,28 e 0,38 µm; a luz visível entre 0,38 e 0,78 µm; IR entre0,78 e 2,5 µm. Acontece que, ao penetrar através do vidro, é absorta tanto pelas paredes, chãos e tectos no interior, como, inclusive, através dos próprios objectos (móveis e outros) presentes no interior dos compartimentos. Então, são reemitidos, mas num comprimento de onda que se situa já numa faixa do infra-vermelho remoto, ou seja, superior a 5 µm. A esta magnitude de comprimento de onda, até os vidros mais claros são opacos, o que aprisiona a energia térmica no seu interior. (Saint-Gobain, 2009, http://www.saint-gobain- glass.com/ptv2/upload/files/3.1.4_o_vidro_e_a_radiação_solar.pdf ) Aquando das escolhas das opções a aplicar para o controlo da incidência dos raios solares, deverá ser tido em consideração as características climáticas presentes no local da implantação e a sua conjugação com o dispositivo seleccionado, para que possa dar resposta à exacta função para o qual foi escolhido, adequando-o também ao contexto sócio- cultural e com os aspectos de composição, linguagem e ritmo pretendidos. Actualmente é grande a variedade de soluções aplicáveis a integrar, desde os meios manuais simples até soluções mecânicas e de tecnologias avançadas na gestão electrónica “inteligente”, já no campo da domótica. A fim de poder optimizar o desempenho energético dos edifícios e controlar a quantidade de radiação que atinge o interior dos seus compartimentos, de acordo com as directrizes apontadas por Tirone (Tirone, 2007 148), os sombreamentos devem estar de acordo com determinados parâmetros: A ventilação natural das janelas abertas deve ser garantida independentemente do dispositivo poder estar na posição de sombrear; Tanto quanto possível, deve permitir o acesso visual ao espaço exterior; Deve ser orientável o suficiente para poder acompanhar a inclinação da radiação solar, permitindo diversos níveis de protecção, consoante a necessidade da mesma, nas diversas horas do dia, ao longo de todo o ano. Convém que o sistema de orientação se encontre no interior do edifício e de operação fácil e intuitiva;
  44. 44. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 44 A distância entre o vão e o sistema de sombreamento deverá ser o bastante para que a ventilação natural possa ocorrer e assim contribuir para evitar a transmissão da radiação térmica do próprio sistema ao paramento e, daí, ao interior do compartimento; No Inverno, para conseguir um eficaz isolamento térmico da envolvente e assim reduzir as perdas caloríficas, deve ser melhorado o Coeficiente de Transmissão Térmica com o auxílio proveniente da oclusão nocturna. No controlo da iluminação interior, os sombreamentos devem: o Garantir o controlo dos níveis de luminosidade; o Ter a possibilidade de possuir lâminas de dupla função, ou seja, cuja parte superior reflecte os raios solares para o tecto, o que permite uma maior amplitude de abrangência da iluminação natural; ao mesmo tempo que assegura o sombreamento junto ao vão para evitar zonas de reflexos e brilhos nas diversas superfícies de trabalho. No inverso permite ter luz de trabalho junto à altura de mesas e o obscurecimento da parte superior do compartimento para projecção de multimédia; o Podem também possuir lâminas duplas invertidas, onde a sua parte superior consegue obscurecer o interior dos espaços e a sua parte inferior reflectir, difusamente, a radiação solar. É aconselhável que na instalação de dispositivos, mesmo que manuais, em novas construções, ou em recentes intervenções de reabilitação ou requalificação, se possa pré- instalar os circuitos eléctricos necessários à sua automatização, que assim, até poderá ocorrer numa faz posterior. Os custos de o fazer após a conclusão das obras são significativamente maiores. (Tirone, 2007, pg. 148-150) 6.1. O sistema de sombreamento exterior Um bom sistema de sombreamento exterior orientável abrange todas as particularidades salientadas anteriormente, refere Tirone (Tirone, 2007, pg. 149). É um sistema que, normalmente, se caracteriza por lamelas de alumínio, entre 6 a 10 cm de largura, deslizantes em calhas verticais de ambos os lados, podendo ser operadas tanto por via de motor eléctrico como manualmente. Além das operações de recolha e abaixamento das lâminas, é possível orientar as mesmas ao correcto ângulo para evitar a radiação solar excessiva ou a
  45. 45. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 45 não desejada. Assegura, ainda, a comunicação visual com o exterior bem como a ventilação natural do interior. Podem reflectir até 80% dos raios solares e permitem a regulação e o controlo da qualidade que se pretende para a iluminação natural, que serve os espaços interiores. Existe a variante orientável, porém fixa, de lamelas não recolhíveis, que se podem instalar verticalmente, sobretudo para os vãos orientados a Poente, ou instalados na horizontal para clarabóias. (Tirone, 2007, pg. 149-150) Ainda segundo Tirone, um outro sistema de obscurecimento bastante eficaz e válido, onde não seja possível o uso dos estores orientáveis exteriores, são as telas. Menos permeáveis ao ar e à vista, na sua posição para obscurecer, têm o benefício da protecção os raios solares a um maior volume de ar. Estão disponíveis sistemas verticais que operam entre calhas paralelas ao vão ou à fachada a sombrear. Existem, também, as que possuem mecanismos de braços projectantes, que servem de toldos. (Tirone, 2007, pg. 150) Os sistemas automatizados electrónicamente, têm a possibilidade de seguir a orientação solar ao longo de todo o dia e ao longo do ano inteiro, adequando o sombreamento à necessidade em cada momento, caso haja ou não necessidade de sombrear, optimizando o sistema e minimizando os ganhos solares, bem como reduzindo as necessidades de aquecimento nos meses de Inverno. 6.2. Sombreamentos a Sul Palas de sombreamento e toldos são eficientes soluções , sempre que possível a sua utilização; As lâminas orientáveis horizontais permitem reflectir os raios solares – que a Sul incidem entre os 28º e os 75º - sem comprometer grandemente a vista para o exterior, dado o habitual ângulo horizontal da visão. (Tirone, 2007, pg. 150)
  46. 46. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 46 6.3. Vãos envidraçados de orientação a Nascente e a Poente Sabendo que nestas orientações o sol evolui sempre num ângulo baixo, para assegurar a vista do exterior e também a iluminação natural, aconselha-se o uso de sistemas como o de lâminas orientáveis verticais. As lâminas horizontais também garantem a reflexão da radiação não desejada mas comprometem a visão do panorama exterior, à medida que o trajecto do sol se aproxima do seu cruzamento com o horizonte. Atendendo ao clima existente em Portugal, os vãos a Poente são os que mais podem contribuir para o sobreaquecimento dos espaços interiores, o que torna imprescindível a utilização de um sistema de sombreamento, o mais adequado possível. (Tirone, 2007, pg. 150) 6.4. Sobre a prevenção e a manutenção o Segundo Livia Tirone, convém que haja acesso para limpeza e manutenção, preferencialmente a ambas as faces do sistema de sombreamento e, quanto o acesso à face exterior não seja prático, que exista a possibilidade de desmontar a componente a limpar; o Os sistemas orientáveis exteriores devem ser operados com regularidade para manter a funcionar as suas partes móveis e as suas calhas desobstruídas. ( Tirone, 2007, pg. 151)
  47. 47. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 47 VIII. Análise e estudo de diversos tipos de sombreamento 1. Caracterização de um edifício tipo para estudo Planta do espaço em estudo: fig. 15 – Marco Roquete Ramos – Interiores o 8,00m x 6,25m x 3,00m o Área = 50,00 m2 o Volume = 150,00 m3 Paramentos exteriores o Espessura = 0,40m o Dimensões (alturas incl. 0,20m laje + 0,10m murete) o Fachada Sul - 8,80m x 3,30m o Fachada Poente -7,05m x 3,30m Vidro duplo – 6mm x 10mm x 8mm Arvores caducifólias – considerou-se uma árvore jovem, com poucos anos de vida, com altura próxima das que podem ser encontradas para plantio já neste estádio de desenvolvimento: o Altura média da copa – 3,30m o Distância ao paramento – 3,50m
  48. 48. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 48 Pala (cortes da planta do espaço em estudo): o Orientada a Sul, 0,60m x 2,00 m, a 2,40m de altura à cota do pavimento fig. 16 – Marco Roquete Ramos – o Orientada a Poente, 0,60m x 2,00m, a 2,40m de altura à cota do pavimento fig. 17 – Marco Roquete Ramos –
  49. 49. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 49 2. Cálculo de alturas solares e azimutes Tabela 2 – Marco Ramos – Energia solar passiva I - Francisco Moita - INC.Moeda – pág. 113 fig. 18 – Marco Roquete Ramos –
  50. 50. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 50 3. Pala de sombreamento horizontal sobre a fenestração o Em 21 Jun – 12, 16 e 17h00m fig. 19 – Marco Roquete Ramos – 12h00m – Paredes orientadas a Sul fig. 20 – Marco Roquete Ramos – Da análise do esquema podemos inferir que: o Uma pala horizontal de sombreamento com 60 cm de profundidade assegura um total sombreamento da fenestração, que neste caso, é um tipo de janela de sacada.
  51. 51. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 51 16 e 17h00m – Paredes orientadas a Poente fig. 21 – Marco Roquete Ramos Conclui-se que uma pala horizontal de sombreamento com 60 cm de profundidade: o Pelas 16H00m, executa o sombreamento ineficaz da fenestração, dado que permite a exposição da maior parte da fenestração à radiação solar. o No entanto, com auxílio do elemento vegetal – uma árvore caducifólia, com uma altura média da copa de 3,30m, plantada a cerca de 3,50m – permite o sombreamento da quase totalidade da janela, quando o sol desce no horizonte pelas 17h00m. o A insuficiência da profundidade da pala, verificada nesta situação pelas 16h00m, pode ser solucionada por várias opções: o Aumento da profundidade da pala e/ou diminuição da sua distância à verga da janela, com as consequências / compromissos de ritmo, composição e linguagem com que o edifício seria concebido o Uso de pala orientável e/ou com elemento extensível; o O encurtamento da distância da árvore ao edifício; o Opção pouco recomendável, sobretudo em termos de segurança o Uma árvore de copa mais elevada: Considerou-se uma árvore jovem para este estudo. Mas uma árvore como um simples pessegueiro (prunus pérsica) atinge uma média de 6,00m. No fundo, basta dar tempo à árvore para crescer.
  52. 52. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 52 o Em 21 Mar/Set fig. 22 – Marco Roquete Ramos – Da análise do esquema podemos concluir que: o Palas de sombreamento horizontal sobre as fenestrações, com esta profundidade de 60cm, são insuficientes para garantir, só por si, a protecção da radiação solar quer nas fachadas a Sul quer a Poente 12h00m – Paredes orientadas a Sul fig. 23 – Marco Roquete Ramos – Neste caso, ficam a descoberto mais de 2/3 do vão envidraçado, o que, mediante determinados factores, alguns exteriores como a temperatura do ar, podem concorrer para um aumento da temperatura interior.
  53. 53. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 53 Sem recurso a meios auxiliares de sombreamento – como estores, redes de sombreamento ou vidros de controlo solar – no caso de a temperatura exterior registar um valor elevado, grande parte dessa radiação atravessará para o interior e se traduzirá num relevante aumento da temperatura ambiente. Claro que, no caso de a temperatura exterior registar valores abaixo do normal para a época do ano, o efeito torna-se desejável. O elemento vegetal, dada a sua altura de copa, não tem aqui relevância. o Em 21 Mar/Set – 16 e 17h00m Paredes orientadas a Poente fig. 24 – Marco Roquete Ramos – Palas com esta dimensão não têm qualquer efeito prático na defesa contra a radiação solar do fim de tarde, nos vãos orientados a Poente. Contudo, o elemento vegetal assume aqui relevância. Funcionando verticalmente como filtro dos raios solares, assegura, uma apreciável protecção
  54. 54. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 54 o Em 21 Dez – 12 e 16h00m fig. 25 – Marco Roquete Ramos – o Em Dezembro, seja a que horas do dia for, as protecções horizontais são completamente ineficazes, dado a baixa declinação da radiação solar, ou seja, o Sol está demasiado baixo no horizonte para este tipo de sombreamento ter qualquer efeito. O que é bom, dado que contribui para o aumento da temperatura interior dos edifícios. 12h00m – Paredes orientadas a Sul fig. 26 – Marco Roquete Ramos –
  55. 55. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 55 16h00m – Paredes orientadas a Poente fig. 27 – Marco Roquete Ramos – O facto de o elemento vegetal escolhido ser caducifólio inibe a sua acção enquanto sombreador vertical durante os meses de Inverno, permitindo assim a insolação dos paramentos exteriores dos edifícios. 4. Pala de sombreamento horizontal sobre toda a fachada o Em 21 Jun – 12h00m fig. 28 – Marco Roquete Ramos – o As soluções de sombreamentos horizontais contínuos, quando bem dimensionados nas orientações a Sul, têm a vantagem de estender os benefícios a toda a extensão do paramento. Não só minimiza os ganhos
  56. 56. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 56 solares pelo envidraçado, como também pelo restante corpo da parede. Actua de uma forma uniforme sobre todo a composição da fachada, prevenindo os ganhos indesejáveis tanto pelo envidraçado como pela alvenaria ou outro material construtivo. o Em 21 Jun – 16h00m fig. 29 – Marco Roquete Ramos – o Aqui pelas 16h00m de Junho, como, aliás, em todo o ano, este sombreamento horizontal não tem efeito sobre as fachadas a Poente, só com recurso à vegetação ou meios auxiliares de sombreamento se pode assegurar a protecção da radiação solar. o Em 21 Mar/Set – 12 e 16h00m fig. 30 – Marco Roquete Ramos –
  57. 57. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 57 o Como referi em 2.3.2, só por si esta solução é curta para assegurar a protecção da radiação solar. O que é favorável ou não, consoante o efeito seja desejável, em virtude da temperatura exterior e da necessidade de contribuição dos ganhos solares para aumento de temperatura do espaço interior. o Em 21 Dez – 12 e 16h00m fig. 31 – Marco Roquete Ramos – o Da mesma forma que se explica em 2.3.4, em Dezembro, seja a que horas do dia for, as protecções horizontais são completamente ineficazes. Desta forma, todos os paramentos poderão beneficiar da exposição directa aos raios solares. 5. Pala de sombreamento vertical sobre a fenestração o Em 21 Jun – 12, 16 e 17h00m fig. 32 – Marco Roquete Ramos –
  58. 58. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 58 o As palas verticais são de efeito nulo contra o sol do meio-dia; o Em Junho, só a partir do final da tarde, aproximadamente 17h00m em diante, por força do seu azimute a partir dessa hora, é que poderão ser importantes, dependendo da sua profundidade e distância ao vão. o Em 21 Dez, Mar/Set – 12 e 16h00m fig. 33 – Marco Roquete Ramos – o Em Dezembro e mesmo nos Equinócios, dada a sua posição perpendicular à parede, a medida de 60cm de profundidade que utilizei demonstrou ser insuficiente para a protecção da radiação proveniente da posição do Sol a Poente. Para que surta efeito, pode-se utilizar estas medidas, individual ou conjuntamente: • aumenta a profundidade do sombreamento; • e/ou reduz a distância ao vão; • utiliza-se sombreamentos orientáveis para compensar a posição angular do Sol em relação ao Sul geográfico
  59. 59. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 59 6. Ganhos Térmicos Totais (considerando nulos os ganhos internos) – Dados resultantes do sombreamento e uso de árvores – ver Anexo 6.1. envidraçados sem pala e sem árvores Tabela 3 – Marco Roquete Ramos – 6.2. envidraçados com pala de 0,60m de profundidade e sem árvores Tabela 4 – Marco Roquete Ramos –
  60. 60. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 60 6.3. envidraçados sem pala e com árvores de 3,3m de altura, a 3,5 de distância Tabela 5 – Marco Roquete Ramos – 6.4. envidraçados com pala e com árvores Tabela 6 – Marco Roquete Ramos –
  61. 61. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 61 7. Quadros comparativos - Dados resultantes do sombreamento e uso de árvores Tabela 7 – Marco Roquete Ramos – Fazendo a análise comparativa dos dados obtidos nesta investigação, deduzo que, comparativamente a paramentos sem palas ou sem árvores: o Uma pala de 0,60m x 2,00m, a 2,40m de altura à cota do pavimento, reduziu o Ganho Térmico Total em 19% o Uma árvore de 3,3m de altura, localizada a 3,5m do paramento, reduziu o Ganho Térmico Total em 22% o O uso conjunto de uma pala de 0,60m x 2,00m, a 2,40m de altura à cota do pavimento; e uma árvore de 3,3m de altura, localizada a 3,5m, reduziu o Ganho Térmico Total em 35% IX. Conclusões Da investigação sobre as práticas e tecnologias de sombreamentos que foram feitas, podemos chegar a várias conclusões que seguidamente se apresentam. É um raciocínio feito por base na recolha de dados e de estudos anteriores sobre o tema; da observação dos esquemas elaborados para avaliar de que forma os raios solares incidentes sobre os vãos e paredes, a determinadas horas do dia e em determinados dias do ano – casos dos Solstícios e Equinócios –, são filtrados pelo uso de diversos tipos de
  62. 62. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 62 sombreamentos. Recorreu-se também à análise comparativa dos cálculos. Apresentamos, assim, as seguintes, conclusões: 1. Factor fundamental A melhor maneira de evitar que a radiação solar aumente de forma indesejável a temperatura interior é, de facto, não permitir que a mesma radiação chegue a atingir os espaços e os paramentos que os definem, para evitar ganhos directos e indirectos de temperatura. 2. Sombreamento exterior Atendendo ao pressuposto anterior, é sempre de considerar o sombreamento exterior como o mais eficaz. Se esse sombreamento for contínuo, então o efeito estender-se-á, não só às áreas envidraçadas mas também às paredes. o Como procurei demonstrar nos esquemas de sombreamentos horizontais contínuos orientados a sul, um paramento nestas condições pode ser protegido da incidência da radiação solar directa nos meses em que a mesma não é desejada. Salvaguarda, porém, nos meses de frio, a possibilidade de coexistência com “paredes de trombe”, possibilitando os ganhos solares, transferindo essa energia ao interior do edifício por radiação das paredes aquecidas. Isto sem ter de mexer sequer nos sombreamentos ou na ocultação dos vidros dessas paredes: o correcto dimensionamento das palas e correcta orientação solar tirarão proveito da trajectória solar. 3. Sistemas vernaculares de sombreamento Continuam válidas as técnicas ancestrais de sombreamento, dado que as suas variáveis continuam, basicamente, as mesmas. Sobretudo no que concerne ao uso da vegetação enquanto sistema dinâmico de sombreamento 4. Projecto Na concepção do edificado, é aconselhável proceder ao ensaio da implantação do mesmo, por via de análise gráfica da incidência dos raios solares e ainda por recurso a maquetas. Observar assim a dinâmica do binómio luz-sombra. Dessa observação o Arquitecto, atendendo à existência de uma grande variedade de opções construtivas e de tecnologia acessória, disporá de considerável versatilidade no uso de sombreamentos em edifícios, qualquer que seja o programa. O sombreamento
  63. 63. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 63 permite-lhe tirar partido da luz sem as nefastas consequências da excessiva incidência da radiação solar. Mesmo quando, por opção conceptual explícita, os sombreamentos exteriores não poderem ser contemplados, existem sempre soluções capazes de minorar o efeito da exposição tanto de paredes como de vãos envidraçados. Analisar as zonas de maior exposição e ponderar a pertinência validade das opções arquitectónicas, tendo em conta os diversos factores de programa, composição, ritmo, semiótica, enquadramentos paisagísticos e históricos; mas também o balanço energético que advêm das escolhas encetadas. Valorizar convenientemente os diversos factores, tais como: o a orientação solar; as cérceas; a estatística climática relativa à latitude e condicionantes específicas do local da implantação, nas horas anuais de insolação, temperaturas do ar e solo, ventos dominantes e demais dados; a questão da envolvente paisagística e do uso da vegetação enquanto sistema exterior de sombreamento vertical, ecológico, dinâmico, eficiente e pouco dispendioso. 5. Análise dos dados de cálculo Decorrente da investigação, verifica-se que a diferença de ganho térmico total, por uso de vegetação – neste caso, uma árvore de 3,3m de altura situada a 3,5 de distância – é ligeiramente superior ao uso de uma pala horizontal com as dimensões de 0,60x1,00m, a 2,40m de altura da cota de pavimento, num conjunto de fachadas orientada a Sul e a Poente, numa latitude aproximada de 39º N, latitude aproximada de Cascais: com pala – 19%, com árvore – 22%; Verifica-se que a diferença de ganho térmico total, por uso conjunto de vegetação e de pala horizontal é de – 35%; Pode-se deduzir que o uso combinado de vegetação, enquanto sombreamento vertical, e palas, como sombreamento horizontal, é uma boa solução que permite reduzir cerca de um terço, pelo menos, do Ganhos Térmicos Totais transmitidos pela incidência da radiação solar.
  64. 64. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 64 X. Bibliografia 1. Bibliografia principal Moita, Francisco - Energia solar passiva I – Imprensa Nacional Casa-da-Moeda – Lisboa, 1987 Rocha, M. S. (INMG) – A radiação solar Global em Portugal Continental – Lisboa, 1982 SMN – Atlas Climatológico de Portugal Continental – Lisboa, 1974 2. Bibliografia secundária Arquitectura & Construção – revista bimensal – Abril / Controljornal Editora A face oculta do Sol – Arquitectura e energia solar – Bricolo Lezardeur – tradução por Manuel Crespo – Via Editora Bardou, Patrick; Arzoumanian, Varoujan – Sol y Arquitectura – Editorial Gustavo Gili – Barcelona, 1980 Berge, Bjorn – The Ecology of building materials – Oxford : Architectural Press Correia, M. Santos – Energia Solar – Editora Rei dos Livros – Lisboa Donald Watson, FAIA – The energy design handbook – The American Institute of Architects –Washington DC Eco, Umberto – Como se faz uma Tese em Ciências Humanas – Editorial Presença – Lisboa, 2007 Gonçalves, Helder – Ambiente construido, clima urbano, utilização racional de energia nos edifícios da cidade de Lisboa – INETI – Lisboa Gonçalves, Helder – Edifícios solares passivos em Portugal – INETI – Lisboa Gonçalves, Helder; Joyce, António, Silva, Luis - Forum Energias renováveis em Portugal, uma contribuição para os objectivos de política energética e ambiental – ADENE/INETI – Lisboa Krusche, P. e M., Althaus, D., e Gabriel, I – Oekologisches Bauen – Wiesbaden, Berlin, 1982 Instituto de Soldadura e Qualidade – Térmica em edifícios – Oeiras Morais, Simões – Desenho Básico – Desenho de construções – Porto Editora Ordem dos Arquitectos – A green Vitruvius Piedade, A. Canha – Climatização em edifícios, envolvente e comportamento térmico – Edições Orion
  65. 65. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 65 Rocha, Rick – Alvenarias de tijolo cerâmico ou de blocos de cimento na construção de paredes – ULHT – Lisboa, 2008 Santos, António José – A iluminação natural nos edifícios – LNEC – Lisboa Viegas, J. C. – Ventilação natural de edifícios de habitação – LNEC – Lisboa Tirone, Livia; Ken Nunes – Construção Sustentável – Soluções eficientes hoje, a nossa riqueza amanhã – edição Tirone Nunes – Lisboa, 2007 Vitrúvio – Tratado de arquitectura – tradução, introdução e notas por M. Justino Maciel – IST Press 3. Sites citados http://pt.saint-gobain-glass.com/ http://construcaosustentavel.pt/ www.acepe.pt/rccte/rccte.asp www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005/ www.ecocasa.org/projecto1.php www.cienciaviva.pt/rede/energia/himalaya2005/ www.cruzfer.pt http://www.biau.es/htm/bienal.htm http://www.xvbienaldearquitectura.cl/ 4. Sites de consulta http://www.ecocasa.org/ http://engenium.wordpress.com/2006/ 12/30/verificacao-do-rccte-dl-802006/ http://paginas.fe.up.pt/~vpfreita/te.ht ml#I1 www.cienciaviva.pt/rede/ www.dowbuildingsolutions.com http://power.inescn.pt/claudio/ http://www.archenergy.com/products/ visualdoe/ http://www.arquitectura.pt/forum/ http://www.buildingphysics.com/ http://www.bcsdportugal.org/ http://www.censolar.es/menu0.htm http://www.construirportugal.com/ http://www.construlink.com/ http://apps1.eere.energy.gov/buildi ngs/tools_directory/software.cfm/ID =398/pagename=alpha_list http://ure.aream.pt/main.php/aream /ure.html http://engenium.wordpress.com/20 06/11/18/fichas-nova- regulamentacao-energetica-de- edificios/ http://www.adene.pt/ADENE/Canai s/SubPortais/SCE/
  66. 66. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 66 http://www.arch.hku.hk/research/BEE R/casestud.htm#Internation http://www.arch.hku.hk/research/BEE R/best.htm http://www.ineti.pt/ http://www.hvacexchange.com/coolto ols/http://www.iapmei.pt/ http://www.dow.com/ http://www.ecocasa.org/ http://www.energiasrenovaveis.com/ http://www.labeee.ufsc.br/ibpsa- brasil/ http://www.LNEC.pt http://www.nrcan-rncan.gc.ca/com/ http://www.natural- works.com/designbuilder/ http://novo.oasrs.org/ http://www.physibel.be/ http://www.quercus.pt/scid/webquer cus/DEFAULT.ASP http://www.spes.pt/pagina/ http://www.tektonica.fil.pt/ http://www.ursa.pt/ http://www.vitruvius.com.br/ www.ecocasa.org www.energie.fraunhofer.de 5. Outras fontes R.C.C.T.E. LNEC LNETI INETI ESA DECO Fraunhofer Institute
  67. 67. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 67 XI. Anexos 1. Nascimento e Ocaso do Sol (Lisboa) – Jan a Jun /2008
  68. 68. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 68 2. Nascimento e Ocaso do Sol (Lisboa) – Jul a Dez /2008
  69. 69. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 69 3. Crepúsculos, comprimento do dia, Alturas e Azimutes do Sol (Lisboa) – Jan a Dez /2008
  70. 70. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 70 4. Diagrama solar – latitude aproximada de Lisboa
  71. 71. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 71 5. Média anual da temperatura ambiente na Europa 6. Projecção Horizontal de azimutes utilizados para os esquemas de sombreamento
  72. 72. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 72 7. Planta do edifício em estudo
  73. 73. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 73 8. Pormenor da parede do paramento exterior
  74. 74. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 74 9. Cálculo de Ganhos Solares 9.1. pela envolvente opaca
  75. 75. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 75 9.2. envidraçados sem pala e sem árvores
  76. 76. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 76 9.3. envidraçados com pala de 0,60m de profundidade e sem árvores
  77. 77. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 77 9.4. envidraçados sem pala e com árvores de 3,3m de altura, a 3,5 de distância
  78. 78. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 78 9.5. envidraçados com pala e com árvores
  79. 79. TESE DE MESTRADO INTEGRADO - Arquitectura SOMBREAMENTOS Marco Manuel Roquete Ramos Marco Roquete Ramos – nº 2201178 Pág 79 Marco Manuel Roquete RamosMarco Manuel Roquete RamosMarco Manuel Roquete RamosMarco Manuel Roquete Ramos –––– nº 2201178nº 2201178nº 2201178nº 2201178 –––– AgostAgostAgostAgosto / 2009o / 2009o / 2009o / 2009 Tese deTese deTese deTese de Mestrado IntegradoMestrado IntegradoMestrado IntegradoMestrado Integrado –––– ArquitecturaArquitecturaArquitecturaArquitectura –––– SOMBREAMENTOSSOMBREAMENTOSSOMBREAMENTOSSOMBREAMENTOS ––––

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