A análise comparativa das condições de conforto ambiental proporcionadas por MC e ME partiu de três diretrizes: monitoramento de variáveis, desempenho do meio construído e feedback do ocupante. A pesquisa foi organizada em cinco etapas: a) Análise do isolamento térmico: efeito da rotação; medição de TA, TS, TRM e UR no
interior da CBBC; registros de imagens termográficas das paredes internas e fachadas da CBBC; utilização dos dados climatológicos do INMET;
b) Análise do isolamento acústico: medição da pressão sonora interna e externa; c) Desempenho do sistema de climatização: manutenção, transição e rampa de TREF
no ar condicionado; medição de TA, TS, TRM, UR e VA interna e de TA e UR externa;
A A A A B A B A
d) Desempenho do sistema de iluminação: configuração variada de TCOR do sistema
de iluminação; medição de E no interior dos módulos, no período noturno;
e) APO: aclimatação de voluntários em MC e ME; aplicação de questionário de percepção térmica, lumínica, acústica, ambiental e de ergonomia; medição de TA, TRM,
UR, TCOR e E interna e de TA e UR externa.
O foco deste trabalho foram os ensaios de conforto térmico, cuja concepção foi baseada na ISO 7726/1998 e ANSI/ASHRAE Standard 55/2017. Na Tabela 11, há a recomendação de alturas para medições de temperatura em ambientes internos.
Tabela 11 - Altura recomendada para medição de TA em ambientes internos
Altura dos sensores Pessoa sentado (m) Pessoa em pé (m)
Nível da cabeça 1,10 1,70
Nível do abdômen 0,60 1,10
Nível do tornozelo 0,10 0,10
Fonte: adaptado de ISO (1998)
A medição de TA foi aperfeiçoada ao longo dos ensaios na CBBC. Na primeira
análise da adequação térmica (de 05 a 14 de abril de 2018), foram adotadas as alturas para uma pessoa em pé; na segunda análise (de 22 de junho a 09 de julho de 2018), foram adicionadas as medições de TA (0,60m), TRM (1,10m), e UR (0,60m, 1,70m). Já
na APO (de 21 a 31 de agosto de 2018), manteve-se o protocolo da primeira análise da adequação térmica, com a inclusão de medições de TRM (1,10m) e UR (1,10m).
Na avaliação de desempenho do sistema de climatização (de 27 de setembro a 04 de outubro de 2018), foram realizadas medições de TA (0,10m, 0,60m, 1,10m e
1,70m), TRM (0,60m), UR (0,60m) e TS nas quatro paredes, piso e teto de MC. Quanto
à TS, uma falha na configuração dos sensores fez com que os dados fossem
registrados apenas no primeiro dia de ensaios. Para viabilizar a análise comparativa de medições, optou-se por manter um padrão e apresentar apenas as medições de TA a 0,10m, 1,10m e 1,70m de todos os ensaios supracitados. Os demais registros de
TA (a 0,60m), TRM, TS e UR serão explorados em pesquisas futuras.
Em relação à avaliação do conforto acústico, as medições externas foram efetuadas seguindo os procedimentos descritos na NBR 10151/2000. A análise dos dados considerou os limites estabelecidos por essa norma e pela Lei Municipal 9800/2000, que dispõe sobre o zoneamento, uso e ocupação do solo em Curitiba. Já o cálculo do nível de pressão sonora baseou-se na NBR 16183/2014 e o cálculo do isolamento acústico, na ISO 16283-3/2016.
Quanto à climatização da CBBC, foram avaliados o tempo de resposta, a estabilidade térmica e a similaridade de operação dos sistemas instalados em MC e ME. A norma que guiou a concepção dos ensaios foi a NBR 16401/2008. Além do monitoramento de TA, TS, TRM e UR, outra variável monitorada foi VA (1,10m), para
avaliar a condição de conforto proporcionada ao ocupante da CBBC.
Já na avaliação de desempenho do sistema de iluminação, o procedimento adotado nos ensaios baseou-se na NBR ISO/CIE 8995/2013 e NHO 11/2018. Os cinco luxímetros disponíveis foram dispostos visando maximizar a cobertura das medições. Em relação aos procedimentos efetuados por voluntários durante a APO, o intervalo aclimatação na CBBC foi definido a partir da ANSI/ASRAE Standard 55/2017. Em adição às normas relacionadas ao conforto térmico e acústico listadas, foram consideradas a NR 15/2015, NR 17/2007 e ISO 10551/1995. Ressalta-se, ainda, que o projeto de pesquisa APO CBBC passou pelo crivo do CEP/UTFPR, assegurando o devido respaldo à realização dos ensaios com voluntários.
Mesmo que a concepção dos experimentos tenha levado em conta as normas vigentes, foi necessário ponderar o rigor científico à carência de equipamentos de medição em quantidade e condições adequadas. Essa situação afetou a padronização do monitoramento de múltiplos pontos e a realização de medições simultâneas em MC e ME, mas sem inviabilizar a realização dos ensaios propostos.
4 RESULTADOS
A concepção da Câmara Bioclimática de Baixo Custo teve como ponto de partida do Laboratory for Occupant’s Behaviour, Satisfaction, Thermal comfort, and
Environmental Research (LOBSTER), uma câmara climática alemã instalada no Karlsruhe Institute of Technology (KIT, 2017). Um fator determinante para a escolha
desta referência foi a experiência de colegas do Grupo de Trabalho da UTFPR na operação do LOBSTER, ao longo de 12 meses. A parceria entre KIT e UTFPR viabilizou a realização de diversas pesquisas, conforme descrito em Krüger, Tamura e Bröde (2016), Krüger et al. (2017) e Tamura e Krüger (2016).
As diferenças entre LOBSTER e CBBC recaem sobre a questão financeira. O LOBSTER foi financiado pelo Ministério da Economia e Tecnologia da Alemanha, projeto nº 03ET1035B (SCHWEIKER et al., 2014), com a concessão de 1.227.224 EUR (ENARGUS, 2018), equivalente a R$ 5.166.490,32 em conversão calculada em 01 de fevereiro de 2019 (BCB, 2019). Em contrapartida, o orçamento previsto para a execução da infraestrutura da CBBC foi de R$ 54.768,65, conforme projeto submetido ao CNPq em fevereiro de 2016. O projeto do LOBSTER foi otimizado e adaptado à realidade brasileira por meio da redução da área construída e utilização de recursos locais, conforme apresentado de modo esquemático no Quadro 13.
Quadro 13 - Comparação simplificada entre LOBSTER E CBBC
LOBSTER CBBC
Karlsruhe, Alemanha (2013) Curitiba, Brasil (2018)
1,2 milhão de Euros 100 mil Reais
2 ambientes de 24 m² 2 ambientes de 5,4m²
Módulos adjacentes Módulos separados (controle e experimental) Sistema de rotação automatizado Sistema de rotação manual e independente
Estrutura inalterável Possível alteração do módulo experimental Janela hermética, vidro triplo Janela 2 folhas de correr, vidro temperado, 6mm Controle TS: serpentina embutida Regulação TA: ar condicionado
Fonte: Autoria própria
Conforme exposto no Quadro 13, o LOBSTER tem um sistema de rotação automatizado, com um trilho circular que permite realizar giros precisos de até 350°. A possibilidade de orientar fachadas para pontos cardeais distintos foi mantida no projeto da CBBC, porém o sistema de rotação proposto é manual e deve ser orientado com o auxílio de uma estação total.
O sistema de rotação do LOBSTER é apto a rotacionar os dois escritórios simultaneamente, de modo que os dois ambientes-teste sempre ficam voltados para
a mesma orientação solar. Para maximizar os estudos a serem realizados na CBBC, os dois módulos são separados um do outro, possibilitando o giro independente.
Em relação à temperatura interna, no LOBSTER há um sistema de controle via servidor dedicado, composto por serpentina com tubulação capilar de água embutida nas superfícies de paredes e teto e uma rede independente de sensores no interior de cada face. Há também um sistema de insuflamento e extração do ar interno, com controle das variáveis ambientais internas a partir de sensores de temperatura de superfície, concentração de gás carbônico e iluminação interna, entre outros (SCHWEIKER et al., 2014).
A característica de baixo custo da CBBC levou a uma solução simplificada de climatização interna dos módulos. Foi empregado um equipamento convencional de ar condicionado em cada módulo, com controle térmico na faixa de 16°C a 31°C e sem renovação do ar (PHILCO ELETRÔNICOS S.A., 2017).
Tendo em vista a escassez de equipamentos similares no Brasil, o principal resultado desta pesquisa é a execução da CBBC e a validação dessa estrutura via APO. Este será o primeiro passo para subsidiar o desenvolvimento de estudos de conforto ambiental e eficiência energética, a exemplo da adaptabilidade humana a condições ambientais e de sistemas de condicionamento passivo de edificações.