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Irradiação de Energia Térmica & Ventilação Natural


A criação de colchões de ar ventilados entre duas superfícies, em que uma delas esteja exposta à algum tipo de energia térmica, consiste em artifício arquitetônico muito eficiente para a promoção de isolamento térmico de fachadas, esquadrias e coberturas de qualquer natureza.

Quando a primeira superfície permite a transferência da energia térmica recebida para o colchão de ar, esta energia, antes de atingir a segunda superfície, se dissipa no ar em renovação que, no seu processo de convecção natural por diferença de pressão, minimiza os efeitos da irradiação sobre a segunda superfície.

 

 

A garantia de ventilação entre essas superfícies é obtida com base em um dimensionamento e posicionamento corretos das aberturas de tomada e de saída de ar, dimensionadas com base no volume dessa massa de ar, diferença de altura entre as aberturas, velocidade de fluxo e vazão, tudo a título de se permitir o fluxo perene do ar que, independentemente de qualquer outra variável, busca as regiões de menor pressão.

Em regiões de oscilação de temperatura ao longo do ano, cabe a adoção de artifícios reguladores (venezianas móveis, por exemplo) junto às aberturas de tomada de ar. Iguais procedimentos cabem para as regiões de clima frio, só que induzindo a circulação da massa de ar aquecida (internamente) dos ambientes.

 
Ventilação natural por diferença de pressão
 

O ar, assim como qualquer gás, quando aquecido, mantém a sua massa mas aumenta seu volume. Torna-se menos denso. Em compartimentos fechados então, o ar quente busca as regiões mais altas, e o ar frio as mais baixas. Complementarmente, o ar quente sobe em função da menor pressão atmosférica, que é menor quanto maior for a altura.

Este é o princípio básico da convecção natural do ar por diferença de pressão.

E no trato das questões de ventilações via poços, o que devemos nos atentar é para o fluxo correto de ar dentro dos mesmos. As aberturas de ventilação dos compartimentos por ele servidos (regra geral banheiros) obedecem aos critérios previstos nos diversos códigos de obras, em torno de 10% da área desses compartimentos. A sucção, em função da velocidade de fluxo do ar, é a responsável direta pela viabilização do conforto.

Analisemos um caso concreto de dimensionamento de aberturas mínimas de um poço fictício de ventilação: -

  • Edifício de 6 pavimentos (3m de altura para cada pavimento + 1m na região de cobertura), dois banheiros frontais por pavimento (S = 1,20 x 2,40m), todos ventilados via poço, dimensionado também segundo a grande maioria dos códigos de obras do Território Nacional (0,60 x 1,20m).
Item Identificação  
1 V= 13,680 m³ volume interno do poço
2 j=20,000 n/h número de trocas de ar por hora
3 Q= 0,076 m³/seg vazão
4 h= 9,500 m diferença de altura: entrada/saida de ar
5 dt= 5,000 oC diferença de temperatura - sensação térmica
6 v= 3,206 m/seg velocidade de fluxo de ar
7 Sentrada= 0,024  
8 Ssaída= 0,034  

j, o número de trocas de ar por hora recomendadas para o caso segundo Normas Internacionais e o volume interno do poço respondem pela vazão necessária; a altura média do sistema e a máxima diferença de temperatura dt entre os extremos do poço determinam a velocidade de fluxo de ar.

A razão da vazão pela velocidade de fluxo do ar é que determinam então as aberturas mínimas efetivas de tomada de ar na base do poço e de escape na sua parte mais alta. Observa-se então, em função das aberturas efetivas mínimas, que a seção reta do poço é muito superior à necessidade efetiva (21 vezes maior).

 

Na hipótese de ventilação individual de apenas um banheiro via duto individual até a região da cobertura, o procedimento é o mesmo, apenas com a ressalva de se tomar seu volume interno (h = 2,25m) e a promover, além da abertura de saída do ar (partes superiores), a sua tomada de ar nas partes inferiores (grelha na porta de acesso p.ex.):

 
Item Identificação  
1 V= 6,480 m³ volume interno do poço
2 j=20,000 n/h número de trocas de ar por hora
3 Q=0,036 m³/seg vazão
4 h= 10,850 m diferença de altura: entrada/saida de ar
5 dt= 5,000 oC diferença de temperatura - sensação térmica
6 v= 3,662 m/seg velocidade de fluxo de ar
7 Sentrada= 0,010  
8 Ssaída= 0,014  

 

Item Identificação  
1 V= 6,480 m³ volume interno do poço
2 j=20,000 n/h número de trocas de ar por hora
3 Q= 0,036 m³/seg vazão
4 h= 4,850 m diferença de altura: entrada/saida de ar
5 dt= 5,000 oC diferença de temperatura - sensação térmica
6 v= 1,637 m/seg velocidade de fluxo de ar
7 Sentrada= 0,022  
8 Ssaída= 0,031  

 

Item Identificação  
1 V= 6,480 m³ volume interno do poço
2 j=20,000 n/h número de trocas de ar por hora
3 Q= 0,036 m³/seg vazão
4 h= 9,500 m diferença de altura: entrada/saida de ar
5 dt= 5,000 oC diferença de temperatura - sensação térmica
6 v= 0,624 m/seg velocidade de fluxo de ar
7 Sentrada= 0,058  
8 Ssaída= 0,082  

 

 

Os números evidenciam que:

  1. para volumes e necessidades iguais, quanto maior for a altura entre a tomada e o escape do ar, menores as aberturas efetivas de ventilação, não requerendo qualquer equipamento mecânico ou eletro-mecânico de sucção;
  2. na hipótese de duto único de escape do ar, sua seção mínima será o somatório das seções de todos os dutos de servidão, dispensando preferencialmente qualquer abertura na base do duto principal.

O fato de dimensionarmos essas ventilações segundo o primeiro critério (poços de grande seção reta), regra geral gera a necessidade de adoção de absorção acústica e/ou barreiras acústicas internamente nos poços (transmissões recíprocas de ruídos promovidos individualmente nos banheiros servidos). Nos termos do segundo critério, em se promovendo aberturas não frontais para o interior do duto, essa questão de acústica arquitetônica será substancialmente atenuada. Esta questão requer análise complementar, segundo texto apropriado.



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