Orientação e Zoneamento

Posicionamento de edifícios para reduzir o ganho solar pode melhorar a eficiência energética

O posicionamento de um edifício influencia no ganho solar. O posicionamento adequado pode reduzir significativamente a carga de arrefecimento e melhorar a eficiência energética. Foto por seier +seier licenciada sob creative commons.

Esta página é destinada a dar uma introdução sobre posicionamento e zoneamento, com o objetivo de demonstrarcomoas oportunidades de refrigeração passiva podem ser maximizadas.

As especificacões de cada local devem ser consideradas na decisão sobre o posicionamento dos edifícios.

Em alguns casos, a sombra dos edifícios existentes, a paisagem e as características geográficas podem contribuir para medidas de design passivo.

Reduzindo o Ganho Solar

Reduzir o ganho solar em prédios no Rio de Janeiro deveria ser um dos objetivos principais de um projeto – de modo a aliviar a carga de refrigeração e melhorar a eficiência energética.

Em termos de posicionamento do edifício, evitar o ganho solar é provavelmente mais importante do que  facilitar a ventilação natural e edifícios devem ser concebidos com isto em mente [1].

Superfícies Verticais e Ganho Solar

As superfícies horizontais dos edifícios recebem a radiação solar mais intensa devido ao ângulo elevado do sol no Rio de Janeiro. O ganho de calor solar sobre estas superfícies pode ser reduzido através da utilização de tintas de cor clara e de telhados verdes. Lagoas no telhado e medidas de resfriamento evaporativo também ajudam a reduzir o ganho solar em superfícies horizontais.

Durante o inverno, as paredes de orientação norte são as que recebem mais radiação solar. No verão, quando as cargas de refrigeração são mais significativas, as fachadas leste e oeste são as que recebem a maior radiação solar, e portanto estas são provavelmente mais importantes para o ganho solar.

A tabela a seguir mostra a radiação solar incidente em superfícies verticais no Rio de Janeiro:

Estação Inverno kWh/m2 Verão kWh/m2
Norte 340 180
Leste/Oeste 220 305
Sul 95 220

Estes dados referem-se a kWh/m2 medidos ao longo dos três meses de verão e de inverno [2].

Superfícies na fachada oeste enfrentam um problema particular no Rio de Janeiro, uma vez que a intensidade máxima de radiação solar recebida por paredes oeste coincide com a parte mais quente do dia [1].

Sempre que possível, os edifícios no Rio de Janeiro devem ser orientados de modo a minimizar a exposição ao sol dos lados leste e oeste. Somente aberturas menores de ambientes de menor importância devem ser instaladas nas laterais leste e oeste de edifícios, e a existência de janelas nestas fachadas deve ser limitada. Shafts verticais devem ser projetados nas laterais leste e oeste para fornecer zonas de isolamento dos espaços internos e de sombreamento para áreas ocupadas [3].

Zonas de transição devem ser instaladas no lado norte de edifícios. Esta zona recebe menos radiação solar durante os meses de verão. O uso de ar condicionado nestes espaços pode ser evitado se a ventilação natural for maximizada [4].

Ventilação Natural

Em termos de posicionamento de edifícios, a ventilação natural pode ser maximizada através da exposição de janelas e aberturas às brisas prevalecentes. Os ventos predominantes no Rio tendem a vir do sul, com ocasionais ventos vindos do norte. Edifícios orientados em um eixo leste-oeste são possivelmente expostos a um menor ganho solar e oferecem boas oportunidades para ventilação cruzada. Consulte a pagina de ventilação natural para obter mais informações.

Mapa de frequência eólica Rio de Janeiro

Transversais : Arranha-Céus

Em arranha-céus, 87% da insolação anual total é incidente nas superfícies verticais. Isto significa que o projeto adequado da secção transversal de um edifício pode influenciar fortemente no seu ganho solar.

Pesquisas sugerem que uma forma circular, com uma relação largura comprimento de 1:1 é ideal para minimizar a insolação solar total em edifícios altos. Paraedifícios com seção em forma de quadrado, uma relação largura comprimento 1:1 em uma orientação norte-sul recebe menor insolação total anual. Edifícios altos em forma de quadrados podem receber até 33% mais radiação solar em comparação com edifícios com uma seção transversal circular [5]. O formato do edifício deve ser cuidadosamente considerado quando do planejamento de arranha-céus no Rio de Janeiro.

Referências

  1. “Building Orientation: Tropics & Equator,” Low Energy Architecture Research Unit (LEARN) of London Metropolian University. [Online]. Disponível em: http://www.new-learn.info/packages/clear/thermal/buildings/configuration/building_orientation.html  [Acessado em: 22-Out-2012].
  2. O. D. Corbella, “Learning from Built Examples in Rio de Janeiro: 18th Int. Conference on Passive & Low Energy Architecture,” 2001. [Online]. Disponível em: http://www.usp.br/fau/cursos/graduacao/arq_urbanismo/disciplinas/aut0264/Material_de_Apoio/Corbella_Yannas_2001_Rio.pdf [Acessado em: 17-Out-2012].
  3. M. H. Ahmad, D. R. Ossen, and C. S. Ling, “Impact Of Solar Radiation On High-Rise Built Form In Tropical Climate.” [Online]. Disponível em: http://eprints.utm.my/881/1/Chia_Sok_Ling_(Malaysia).pdf
  4. “CAFA notes: Tropical Design Module 4: Passive Cooling.” [Online]. Disponível em: http://pupclass.blogspot.ie/2008/05/tropical-design-module-4-passive.html  [Acessado em: 19-Out-2012].
  5. C. S. Ling, M. H. Ahmad, and D. R. Ossen, “The Effect of Geometric Shape and Building Orientation on Minimising Solar Insolation on High-Rise Buildings in Hot Humid Climate,” 2007. [Online]. Disponível em: http://myais.fsktm.um.edu.my/6750/1/2__Chia_Sook_Ling_.pdf [Acessado em: 17-Out-2012].