PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO STRICTO SENSU
MESTRADO EM CIÊNCIAS AMBIENTAIS
KAREN WROBEL STRAUB
DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA DE
NEUTRALIDADE EM SALAS DE AULA DO ENSINO
SUPERIOR PARA AS ZONAS BIOCLIMÁTICAS DO
ESTADO DE MATO GROSSO
CUIABÁ
2016
KAREN WROBEL STRAUB
DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA DE
NEUTRALIDADE EM SALAS DE AULA DO ENSINO
SUPERIOR PARA AS ZONAS BIOCLIMÁTICAS DO
ESTADO DE MATO GROSSO
Dissertação apresentada à UNIC, como
requisito parcial para obtenção do título de
Mestre em Ciências Ambientais.
Orientador: Prof. Dr.-Ing Marlon Leão
CUIABÁ
2016
AGRADECIMENTOS
A Deus, pela força espiritual nos momentos difíceis e por colocar pessoas tão
especiais em meu caminho;
Aos meus pais Sandra Luzia Wrobel Straub e José Luiz Straub, pela contribuição
na formação do meu caráter, pelo amor incondicional, apoio, incentivo, auxílio no
desenvolvimento da pesquisa e dedicação da vida toda;
Ao meu irmão Igor Willian Wrobel Straub, que sempre esteve ao meu lado,
mesmo nos momentos difíceis me ouvindo e me apoiando;
Ao Rodrigo Marengo Schneider, que foi meu companheiro durante todo o período
de faculdade, especialização, e por fim mestrado, me dando muito amor e carinho,
entendendo minhas ausências e me apoiando sempre;
A minha vó Maria Aparecida Camargo Wrobel, que sempre me fez presente em
suas orações, pelo amor incondicional;
Aos meus amigos e colegas, que participaram efetivamente da minha vida
acadêmica e também aqueles que me distraíram dela, por todo amor, carinho e
compreensão, deixando minha vida mais alegre, em especial a: Camila Isernhagen
de Almeida, Jordana Bicudo, Josiane do Espírito Santo Santana, Luís Antônio
Shigueharu Ohira, Alex Cesar dos Santos, Bruno Santos Abdala, Cátia Balduíno
Ferreia, Guilherme Garrido, Michel Saraiva Pacheco, Samira Amorim Pereira, e
Anne Maiara Seidel Luciano;
Ao meu orientador Marlon Leão, pela oportunidade, amizade, dedicação e
significativo aprendizado durante todo este período;
Aos professores membros da banca: Marta Cristina de Jesus Albuquerque
Nogueira, Carlo Ralph De Musis, Ernesto Kuchen e Luciane Cleonice Durante,
pelas preciosas contribuições;
A todos os professores do Programa de Ciências Ambientais da UNIC e do
Programa de Física Ambiental da UFMT em especial Carlo Ralph De Musis e
Osvaldo Borges Pinto Junior;
A UNEMAT, por acolher-me como discente e docente, e aos professores e alunos
desta instituição, em especial: Arnaldo Taveira Chioveto, João Carlos Machado
Sanches, Érika Borges Leão, Luís Antônio Shigueharu Ohira , André Luiz
Machado, Anne Maiara Seidel Luciano, Giovani Vinicius Merlin, Waniel
Aparecido Félix Coutinho, Daniela Augusta Pereira Goto e Caroline Indayara
Leite Milhorança.
i
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................. iii
LISTA DE TABELAS ................................................................................................. v
LISTA DE QUADROS .............................................................................................. vii
RESUMO .................................................................................................................. viii
ABSTRACT ................................................................................................................ ix
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 1
1.1. PROBLEMÁTICA ................................................................................................ 1
1.2 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 4
2.1. CONFORTO TÉRMICO ....................................................................................... 4
2.1.1 Importância do Conforto Térmico ...................................................................... 5
2.1.2. Variáveis do Conforto Térmico ......................................................................... 7
2.1.2.1. Variáveis Pessoais ........................................................................................... 7
2.1.2.1.1. Taxa Metabólica........................................................................................... 7
2.1.2.1.2. Isolamento Térmico das Roupas Utilizadas ................................................. 9
2.1.2.2 Variáveis Ambientais ..................................................................................... 12
2.1.2.2.1. Temperatura do Ar ..................................................................................... 12
2.1.2.2.2. Velocidade do Ar ........................................................................................ 13
2.1.2.2.3. Temperatura Média Radiante ..................................................................... 15
2.1.2.2.4. Umidade Relativa do Ar ............................................................................. 16
2.1.3. Parâmetro de influência sobre o Conforto Térmico ......................................... 17
2.1.3.1. Neutralidade Térmica ................................................................................... 17
2.1.3.2. Limites da Temperatura da Pele e Suor ........................................................ 18
2.1.3.3. Desconforto Localizado ................................................................................ 20
2.1.3.3.1. Assimetria de Radiação Térmica ............................................................... 20
2.1.3.3.2. Correntes de Ar .......................................................................................... 21
2.1.3.3.3. Diferenças na Temperatura do Ar no Sentido Vertical .............................. 21
2.1.3.3.4. Contato com Pisos Aquecidos ou Resfriados............................................. 22
2.1.2.1.3. Parâmetros Subjetivos ............................................................................... 22
2.1.4. Avaliação do Conforto Térmico....................................................................... 22
2.1.4.1. Estudos de Câmaras Climatizadas ................................................................ 23
ii
2.1.4.1.1. Voto Médio Predito – PMV ....................................................................... 25
2.1.4.1.2. Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas - PPD .............................................. 26
2.1.4.2. Estudos de Ambientes Reais ......................................................................... 27
2.1.4.2.1. Determinação da Temperatura de Neutralidade ......................................... 29
2.1.4.3. Estudos em Ambientes Escolares.................................................................. 31
2.1.5. Normas de Conforto Térmico .......................................................................... 32
2.2. ZONEAMENTO BIOCLIMÁTICO BRASILEIRO .......................................... 33
3. ÁREA DE ESTUDO .............................................................................................. 36
3.1. O ESTADO DE MATO GROSSO ..................................................................... 36
3.1.1. Cáceres ............................................................................................................. 40
3.1.2. Cuiabá .............................................................................................................. 42
3.1.3. Primavera do Leste .......................................................................................... 43
3.1.4. Sinop ................................................................................................................. 44
4. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................. 46
4.1. CARACTERIZAÇÃO DOS AMBIENTES DE PESQUISA ............................. 46
4.3. INSTRUMENTAÇÃO ........................................................................................ 47
4.3.1. Datalogger HD 32.1 ........................................................................................ 48
4.3.2. Sensor para medição de temperatura e umidade relativa do ar ........................ 49
4.3.3. Termômetro de globo negro ............................................................................. 50
4.3.4. Anemômetro omnidirecional de fio quente...................................................... 51
4.4. QUESTIONÁRIOS APLICADOS ..................................................................... 52
4.5. COLETAS DE DADOS ...................................................................................... 55
4.6. TRATAMENTO DOS DADOS ......................................................................... 58
4.7. DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA DE NEUTRALIDADE ................. 58
4.7.1. Temperatura Operativa .................................................................................... 59
4.7.2. Votos de Sensação Térmica e Preferência Térmica ......................................... 59
5. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ....................................... 61
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 83
6.1. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ............................................. 84
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 85
ANEXO A .................................................................................................................. 90
iii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Exemplos de estudos em câmaras climatizadas........................................ 24
Figura 2 - Escala Sétima ASHRAE, ou escala de sete pontos ................................... 26
Figura 3 - Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD) em função do voto médio
predito (PMV) ............................................................................................................ 27
Figura 4 - Mapa climático do Brasil. ......................................................................... 34
Figura 5 - Mapa das Zonas Bioclimáticas Brasileiras ................................................ 35
Figura 6 - Mapa das unidades climáticas do estado de Mato Grosso ........................ 38
Figura 7 – Zoneamento bioclimático segundo NBR 15220-2003 para o estado de
Mato Grosso ............................................................................................................... 40
Figura 8 - Localização do Campus A em Cáceres – MT ........................................... 41
Figura 9 - Localização do Campus B em Cáceres – MT ........................................... 41
Figura 10 - Localização do Campus em Cuiabá – MT .............................................. 42
Figura 11 - Localização do Campus D em Cuiabá - MT ........................................... 43
Figura 12 - Localização do Campus E em Primavera do Leste – MT ....................... 44
Figura 13 - Localização do Campus F em Sinop – MT ............................................. 45
Figura 14 - Localização do Campus G em Sinop – MT ............................................ 45
Figura 15 - Datalogger HD 32.1 com sensores instalados. ........................................ 48
Figura 16 - Datalloger HD32.1 .................................................................................. 49
Figura 17 - Sonda combinada: temperatura e umidade relativa do ar ........................ 50
Figura 18 - Termômetro de Globo Negro .................................................................. 51
Figura 19 - Anemômetro omnidirecional de fio quente ............................................. 52
Figura 20 - Posicionamento do HD 32.1 no centro da sala de aula em Sinop – MT . 56
Figura 21 - Comparação entre os valores calculados do PMV e a sensação térmica
real emitida no questionário ....................................................................................... 65
Figura 22 - Comparação entre os valores calculados de PPD e a porcentagem de
insatisfeitos reais obtida através do questionário ....................................................... 65
Figura 23 - Correlação entre sensação real e porcentagem de insatisfeitos real ........ 66
Figura 24 - Correlação entre PMV e sensações reais obtidas através dos questionários
.................................................................................................................................... 67
Figura 25 - Correlação entre temperatura operativa e isolamento térmico das roupas
.................................................................................................................................... 69
Figura 26 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 08 na estação de chuva.................................................................. 70
Figura 27 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 08 na estação de seca .................................................................... 72
Figura 28 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 07 na estação de seca .................................................................... 73
Figura 29 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 07 na estação de chuva.................................................................. 75
iv
Figura 30 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 06 na estação de chuva.................................................................. 76
Figura 31 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 06 na estação de seca .................................................................... 78
Figura 32 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 05 na estação de chuva.................................................................. 79
Figura 33 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 05 na estação de seca .................................................................... 81
v
LISTA DE TABELAS
Tabela 1- Taxa metabólica em função da atividade desempenhada ............................ 8
Tabela 2 – Isolamento da vestimenta ......................................................................... 10
Tabela 3 – Isolamento da vestimenta por peça .......................................................... 11
Tabela 4 - Adição típica à vestimenta quando o usuário está sentado em uma cadeira
.................................................................................................................................... 12
Tabela 5- Métodos para determinação do conforto térmico ...................................... 23
Tabela 6 - Normas vigentes para avaliação do conforto térmico e seus parâmetros . 33
Tabela 7- Classificação bioclimática das cidades do Mato Grosso ........................... 38
Tabela 8 - Classificação bioclimática das cidades estudadas do Mato Grosso .......... 39
Tabela 9 - Especificações técnicas temperatura e umidade relativa do ar ................. 49
Tabela 10 - Especificações técnicas do termômetro de globo negro ......................... 50
Tabela 11 - Especificações técnicas do anemômetro de fio quente ........................... 51
Tabela 12 - Resumo da coleta de dados na estação de chuva .................................... 57
Tabela 13 - Determinação de A em função da velocidade do ar ............................... 59
Tabela 14 - Caracterização da amostra estudas para as quatro zonas bioclimáticas .. 61
Tabela 15 - Apresentação das principais variáveis, por zona bioclimática, para o
período da chuva ........................................................................................................ 62
Tabela 16 - Apresentação das principais variáveis, por zona bioclimática, para o
período da seca ........................................................................................................... 63
Tabela 17 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 8 na estação de chuva ......................................... 71
Tabela 18 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 08 na estação da chuva ............................................................................ 71
Tabela 19 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 8 na estação de seca ............................................ 72
Tabela 20 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 08 na estação da seca ............................................................................... 73
Tabela 21 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 7 na estação da seca ............................................ 74
Tabela 22 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 07 na estação da seca ............................................................................... 74
Tabela 23 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 7 na estação da chuva ......................................... 75
Tabela 24 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 07 na estação da chuva ............................................................................ 76
Tabela 25 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 6 na estação da chuva ......................................... 77
Tabela 26 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 06 na estação da chuva ............................................................................ 77
vi
Tabela 27 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 6 na estação da seca ............................................ 78
Tabela 28 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 06 na estação da seca ............................................................................... 79
Tabela 29 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 5 na estação da chuva ......................................... 80
Tabela 30 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 05 na estação da chuva ............................................................................ 80
Tabela 31 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 5 na estação da seca ............................................ 81
Tabela 32 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 05 na estação da seca ............................................................................... 82
Tabela 33 - Temperatura de neutralidade por zona bioclimática do estado de Mato
Grosso ........................................................................................................................ 82
vii
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Questões para caracterização da amostra ................................................. 53
Quadro 2 - Questão para identificação do tempo de permanência na sala de aula .... 53
Quadro 3 - Questões sobre sensação e preferência térmica ....................................... 53
Quadro 4 - Questões referentes à ingestão de líquidos e alimentos, e realização de
atividades.................................................................................................................... 54
Quadro 5 - Questões para levantamento do vestuário utilizado pelo estudante ......... 55
viii
RESUMO
STRAUB, K. W. Determinação da Temperatura de Neutralidade em Salas de Aula
do Ensino Superior para as Zonas Bioclimáticas do Estado de Mato Grosso. Cuiabá, 2015. Dissertação (Mestrado) – Pós-Graduação em Ciências Ambientais,
Universidade de Cuiabá.
A neutralidade térmica é a condição em que uma pessoa não prefira nem mais
calor nem mais frio no ambiente ao seu redor, fator condicionante para atingir o
conforto térmico. Tendo em vista que Mato Grosso é um estado com significativas
variações climáticas ao longo de seu território e escassez de diretrizes sobre o
conforto térmico, evidenciou-se a necessidade de estudos específicos. As instituições
de ensino superior abrigam grande quantidade de ocupantes por longos períodos e
tendo em vista que a aprendizagem está diretamente relacionada às condições de
conforto dos estudantes verificou-se a importância da realização de estudos de
conforto térmico nesse tipo de edificação. Esse trabalho propôs determinar a
temperatura de neutralidade de salas de aula de edificações do ensino superior para
as zonas bioclimáticas do estado de Mato Grosso. A metodologia baseou-se na
aplicação de questionários para verificação de variáveis pessoais e, na medição de
variáveis climáticas por meio de sensores específicos. Através do questionário os
alunos emitiram votos de sensação e preferência térmica, assim como forneceram
informações sobre suas vestimentas e atividades exercidas anteriormente.
Simultaneamente ocorreram as medições das variáveis climáticas que consistiram no
registro da temperatura do ar, temperatura do termômetro de globo, umidade relativa
e velocidade do ar. A pesquisa foi realizada nos períodos seco e chuvoso totalizando
64 medições 1151 questionários. Com base nos dados coletados, e posterior
tratamento dos mesmos, através de uma análise de regressão de mínimos quadrados
entre a temperatura operativa e o voto de sensação térmica ajustaram-se equações
para a determinação da temperatura de neutralidade por zona bioclimática para cada
estação, chuva e seca.
Palavras-chave: conforto térmico, abordagem adaptativa, pesquisa de campo.
ix
ABSTRACT
STRAUB, K. W. Determination of the Neutral Temperature in Higher Education
Classrooms for the State of Mato Grosso’s Bioclimatic Zones. Cuiabá, 2015.
Dissertation (Masters) – Masters in Environmental Sciency, University of Cuiabá.
The thermal neutrality is a condition where a person prefers neither warmer nor
colder in their environment, conditioning factor to achieve thermal comfort.
Considering that Mato Grosso is a state with significant climate variations over its
territory and there is a lack of guidelines on thermal comfort, it became clear the
need for specific studies. Higher education institutions are home to a large number
of occupants for long periods and, taking into consideration that their learning
capability is directly related to the comfort conditions it demonstrate the importance
of conducting thermal comfort studies in this type of building. This work propose to
evaluate the neutral temperature for classrooms in four bioclimatic zones of the state.
The methodology is based on questionnaires for verification of personal variables,
and measurement of climatic variables by specific sensors. Through the
questionnaires, students issue votes for their sensation and for their thermal
preference, additionally, information about their clothing and which activities were
carried out previously were acquired. Simultaneously, measurements of climatic
variables that consisted of record air temperature, globe thermometer temperature,
relative humidity and air velocity were obtained. The survey were conducted during
the dry and rainy totaling 64 cycles of measurement and 1151 questionnaires. Based
on the collected data and subsequent processing of data by an ordinary least square
regression analysis between the operating temperature and thermal sensation voting,
eight equations for the determination of the neutral temperature of bioclimatic area
for each season, wet and dried were adapted.
Keywords: thermal comfort, adaptive approach, field research.
1
1. INTRODUÇÃO
1.1. PROBLEMÁTICA
Os primeiros estudos realizados acerca da interferência das condições
térmicas no rendimento de trabalhadores foram desenvolvidos em 1916 pela
Comissão Americana de Ventilação. Inicialmente as pesquisas de conforto térmico
eram desenvolvidas em câmaras climatizadas com controle de todas as variáveis,
mais tarde surgiu a linha adaptativa em que as pesquisas passaram a ser realizadas
em ambientes reais.
As análises em campo mostraram haver desvios entre os resultados obtidos a
partir das realizadas em câmaras climatizadas, possibilitando também conhecer a
influência das variáveis sobre o estado de conforto ou ainda identificar novas
variáveis, como hábitos e culturas que afetam a habilidade de adaptação do ser
humano.
Os índices de conforto variam em relação à temperatura média da região onde
cada estudo é desenvolvido, observando ainda que a aclimatação, ou habilidade de
adaptação, afeta a temperatura de neutralidade dos ambientes estudados.
Verifica-se a importância da determinação da temperatura de neutralidade
para regiões específicas, visto que em um mesmo país existem regiões que
apresentam condições climáticas muito diferentes e consequentemente habitantes
com sensibilidade térmicas diferentes, justamente devido à condição de aclimatação
do ser humano.
Ressalta-se que pesquisas realizadas sobre temperatura de neutralidade são
aplicáveis para condições específicas o que contribui para a inexistência de zonas de
conforto e temperatura de neutralidade em diversas regiões. O Estado de Mato
Grosso possui um extenso território com grandes variações climáticas e os mais
diversos tipos de edificações, carecendo de zonas de conforto térmico e temperatura
de neutralidade definidas.
As edificações de ensino superior abrigam grande quantidade de ocupantes
por longos períodos. Sendo a condição térmica uma das principais falhas encontradas
em ambientes escolares e tendo em vista que a aprendizagem está diretamente
2
relacionada às condições de conforto dos estudantes, verifica-se a importância de
parâmetros para alcançar um ambiente termicamente confortável.
A ausência de zonas de conforto e temperatura de neutralidade conhecida
contribui para edificações de baixo desempenho, no que diz respeito à condição
térmica do ambiente provocando gastos muitas vezes desnecessários com
refrigeração.
1.2 JUSTIFICATIVA
As pesquisas no Brasil sobre desempenho da edificação estão estreitamente
relacionadas às exigências da nova norma NBR 15.575:2013. Esta norma contempla,
entre outros aspectos, questões acerca do desempenho térmico e eficiência energética
na edificação.
A norma apresenta padrões mínimos como o de transmitância térmica,
capacidade térmica e de aberturas para ventilação, fatores que influenciam
diretamente nas condições térmicas do ambiente. Apesar de esses parâmetros serem
de extrema importância para projetar um ambiente termicamente confortável, nem
sempre são suficientes para determinação de uma temperatura de neutralidade.
Devido ao clima quente e úmido do Estado de Mato Grosso destaca-se a
relevância da pesquisa, visto que as variáveis climáticas de temperatura, velocidade
do ar e umidade influenciam diretamente a sensação de conforto térmica dentro de
ambientes construídos. Sendo que instituições ensino superior abrigam grande
quantidade de ocupantes por longos períodos e que a aprendizagem está diretamente
relacionada às condições de conforto dos estudantes, verifica-se a importância da
pesquisa em edificações desse tipo.
A definição de uma temperatura de neutralidade para instituições de ensino
superior contribui para o estabelecimento de um ambiente termicamente confortável,
o que se mostra de suma importância, pois segundo Bernadi (2001) condições de
desconforto térmico podem ser responsáveis por sonolência, aumento do suor, além
de alterações dos batimentos cardíacos, o que pode tanto a longo, quanto em curto
prazo comprometer a saúde dos estudantes, além de interferir no processo de
aprendizagem.
3
Em outro aspecto, a determinação da temperatura de neutralidade está
diretamente relacionada com a redução de consumo de energia, pois edificações com
bons desempenhos térmicos utilizam menos do sistema de climatização artificial.
Contribuindo de forma efetiva para redução do consumo de energia e, dessa forma,
fomentando o desenvolvimento sustentável.
Dito isso, pode-se ressaltar o quão impactante os resultados serão para o
desenvolvimento sustentável do estado de Mato Grosso, contribuindo efetivamente
nos aspectos econômicos, sociais, ambientais, científico e tecnológico.
Estes fundamentos dão origem a este trabalho, que tem por objetivo geral
determinar a temperatura de neutralidade de salas de aula de edificações do ensino
superior para as zonas bioclimáticas do estado de Mato Grosso.
Para que o objetivo geral fosse alcançado foi necessário determinar os
objetivos específicos, sendo estes o levantamento das variáveis pessoais e ambientais
considerando estudantes do ensino superior em ambiente de sala de aula; obter os
votos de sensação e preferência térmica dos estudantes com relação ao ambiente
térmico experimentado; comparar os índices voto médio predito (PMV) e
porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD), desenvolvidos por Fanger (1970), com
as sensações relatadas e a porcentagem de insatisfeitos reais verificada na pesquisa
de campo.
Os resultados obtidos servirão como indicadores na definição de estratégias a
serem utilizadas por profissionais da área de desempenho térmico das edificações,
com o objetivo de aumentar o conforto do usuário e/ou diminuir o consumo de
energia.
4
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1. CONFORTO TÉRMICO
Entende-se como conforto ambiental o conjunto de fatores, térmico, visual,
acústico, ergonômico e qualidade do ar, que interfere na sensação de conforto de
ocupantes de um determinado ambiente.
Todos esses fatores são de extrema importância para garantir um ambiente
agradável e saudável aos seus ocupantes, entretanto, segundo Kowaltowski et al
(2002) de modo geral os ambientes escolares, objeto da pesquisa, apresentam como
principais falhas observadas em suas pesquisas o conforto térmico e a
funcionalidade.
O conforto térmico tem sido alvo de diversas pesquisas há muitos anos, com
o objetivo principal de entender o seu funcionamento verificando quais as variáveis,
fatores e índices podem interferir, e de que forma isso afeta a saúde e produtividade
humana.
Segundo a ASHRAE STANDARD 55 (2004), conforto térmico em ingles
“that condition of mind which expresses satisfaction with the thermal environment
and is assessed by subjective evaluation”. Que traduzido é definido como “que a
condição de espírito que manifesta a sua satisfação com o ambiente térmico e é
avaliado por avaliação subjetiva”.
Essa definição, que trata da condição da mente, está mais relacionada ao
aspecto subjetivo dos ocupantes de um determinado ambiente, entretanto, a
satisfação com o ambiente térmico leva ao entendimento de que as condições físicas
do ambiente e do ocupante também interferem nessa sensação de conforto.
Corroborando a isso Rohles1 apud Xavier (1999) adverte que na maioria dos
estudos de conforto térmico, a temperatura do corpo, chamada por ele de “condição
do corpo”, e as sensações relatadas pelas pessoas, que seriam então a “condição da
mente”, devem ser analisadas conjuntamente. E, a partir disso, o autor argumenta
1 ROHLES, F. H. "Temperature or Temperament: A Psychologist looks at Thermal
Comfort". ASHRAE Transactions. Atlanta: v. 86, n. 1, p. 541-554, 1980.
5
ainda que os estudos convencionais não levam em contar apenas a condição da
mente, mas também, e de uma maneira bem acentuada, a condição do corpo.
A NBR 15220-3 (ABNT, 2005), traz como definição de conforto térmico “...
a satisfação psicofisiológica de um indivíduo com as condições térmicas do
ambiente”. Com base nessa discussão podemos dizer que o conforto térmico pode ser
avaliado sob três aspectos principais: biofísicos, fisiológicos e psicológicos.
Os fatores biofísicos dizem respeito às trocas de calor entre os ocupantes e o
meio. Fatores fisiológicos estão relacionados à resposta fisiológica do organismo
devido à exposição à determinada condição térmica. E, os fatores psicológicos são
aqueles que variam em função da percepção de cada ocupante, em detrimento do
humor, experiências ou costumes adquiridos ao longo da vida de cada um.
Frota; Schiffer (2001) identificam os aspectos mencionados anteriormente
como sendo índices de conforto. Para os autores a condição de conforto térmico está
relacionada a diversas variáveis, e essas variáveis quando analisadas conjuntamente
dão origem aos índices de conforto térmico.
Entretanto, muitos autores sugerem que esses índices não são suficientes para
determinar um ambiente confortável, havendo, portanto, a necessidade de entender o
conceito e a importância do conforto térmico para tornar a avaliação o mais próxima
possível das influências reais sobre o mesmo.
2.1.1 Importância do Conforto Térmico
Os estudos relacionados ao conforto térmico tem como premissa a satisfação
do ocupante com relação à temperatura do ambiente, entretanto, Silva (2002) ressalta
que o conforto térmico não é um conceito exato, que se possa determinar uma
temperatura exata. Ou ainda que se possa determinar a partir de variáveis
quantificáveis como temperatura do ar, velocidade do ar, e umidade, ou não
quantificáveis como estado mental, hábitos, educação e cultura. As preferências de
conforto das pessoas podem variar bastante conforme a sua aclimatização particular
ao ambiente local.
Lamberts et al. (2014) sugere que a importância do estudo do conforto
térmico está baseada em três fatores principais. Sendo eles a satisfação do homem,
6
no que diz respeito a sentir-se termicamente confortável, a performance humana, que
o autor destaca de apesar de as investigações não serem conclusivas a esse respeito,
os estudos mostram que o desconforto por frio ou calor reduz o desempenho. E, por
fim, a conservação de energia relacionada diretamente ao não desperdício da mesma,
tendo em vista que ao conhecer os parâmetros relativos ao conforto térmico dos
ocupantes em seus ambientes, reduz-se os gastos com calefação e refrigeração muitas
vezes desnecessários.
Em se tratando de satisfação Baker; Standeven (1996) relacionam a satisfação
das pessoas com a capacidade que elas possuem de se adaptar ao ambiente. Segundo
eles todos os organismos vivos possuem a característica da irritabilidade, que é a
sensibilidade às atividades de adaptação complexa para promover trocas no
ambiente.
Corroborando os preceitos apresentados por Lamberts et al. (2014), no que
diz respeito à performance humana, Grzybowski (2004) ressalta que o calor
excessivo provoca efeitos sobre o indivíduo, deixando-o cansado, reduzindo sua
atenção e aumentando as tendências de ocorrerem erros e acidentes. Para a autora as
atividades intelectuais, manuais e perceptivas, geralmente apresentam um melhor
rendimento quando realizadas em situação de conforto térmico.
Em ambientes escolares é importante garantir a condição de conforto aos
alunos, visto que estes estão expostos a diversos estímulos diferentes durante as
aulas, sendo que a insatisfação térmica com o ambiente pode interferir no processo
de aprendizagem (DIAS, 2009).
Segundo Nicol (1993) a importância do conforto térmico pode ser exprimida
por três pontos fundamentais, a satisfação, a economia de energia e o
estabelecimento de padrões, sendo que os dois primeiros coincidem com os
princípios apresentados pelo primeiro autor, diferenciando-se então no que diz
repeito ao estabelecimento de padrões.
Para o autor o estabelecimento de padrões é um dos motivos que destacam a
importância do conforto térmico, que, como visto anteriormente, está relacionado à
temperatura interna. Ele aponta ainda que se as temperaturas internas refletissem as
temperaturas externas, poderia se esperar também uma redução no consumo de
energia.
7
Diante da busca pelas condições ambientais de conforto, sabe-se que, devido
às variações fisiológicas entre as pessoas, não se pode estabelecer as condições de
conforto térmico a todos os ocupantes do ambiente. Dessa forma, as condições de
conforto criadas em um ambiente devem atender a um grupo, ou seja, condições nas
quais a maior porcentagem das pessoas se encontre em conforto térmico
(LAMBERTS et al., 2014).
2.1.2. Variáveis do Conforto Térmico
De acordo com Lamberts (2014), as variáveis que influenciam na sensação de
conforto térmico e são utilizadas nos cálculos analíticos são seis: atividade
desempenhada pelo ocupante, isolamento térmico das roupas utilizadas, temperatura
do ar, temperatura radiante média, velocidade do ar e pressão parcial do vapor de
água no ar ambiente. Sendo que as duas primeiras variáveis citadas tratam-se das
pessoais, e as demais se tratam das variáveis ambientais.
Além disso, Santos (2008) aponta que variáveis como sexo, idade, raça,
hábitos alimentares, peso e altura também podem exercer influência sobre a sensação
de conforto de cada pessoa e, portanto, devem ser consideradas.
2.1.2.1. Variáveis Pessoais
As variáveis pessoais que afetam diretamente a condição de conforto térmico
encontram-se normalmente tabeladas e normatizadas, correspondendo às atividades
realizadas (taxa metabólica) e à vestimenta utilizada pelo ocupante durante a
avaliação.
2.1.2.1.1. Taxa Metabólica
Para Grandi (2006) é a quantidade de energia liberada pelo corpo para o
desempenho de atividade. Ou ainda, de acordo com a ISO 8996 (ISO,1990) é
conversão de energia química em energia mecânica, medindo então o gasto
energético da carga muscular resultando em um índice numérico de atividade.
8
Esse índice é expresso em unidade “met”, sendo que 1 met corresponde a
58,2 W/m². Esse valor, segundo Xavier (1999), é correspondente à energia produzida
por unidade de área superficial do corpo para uma pessoa sentada em repouso. A área
superficial de uma pessoa é em média 1,8 m², sendo 1,7 para mulher e 1,9 para
homem.
A ISO 7730 (ISO, 2005) traz os valores dessa variável na tabela B.1 de seus
anexos, os valores podem ser verificados na Tabela 1 que segue.
Tabela 1- Taxa metabólica em função da atividade desempenhada
Atividades Taxas Metabólicas
W/m² Met
Deitado, reclinado 46 0,8
Sentado, relaxado 58 1,0
Atividade sedentária (escritório,
residência, escola, laboratório)
70 1,2
Atividade leve em pé (compras,
laboratório, indústria leve)
93 1,6
Atividade média em pé (balconista,
trabalho doméstico, em maquinas)
116 2,0
Andando em nível:
2 Km/h 110 1,9
3 Km/h 140 2,4
4 Km/h 165 2,8
5 Km/h 200 3,4
Fonte: Adaptado da ISO 7730 (2005)
A taxa metabólica aumenta não somente conforme a intensidade da atividade
desempenhada, mas também, em função de outras variáveis, como a fisiologia da
pessoa e as características ambientais do local.
Além da tabela apresentada, os valores das taxas metabólicas também podem
ser encontrado nas tabelas ASHRAE (2013). Entretanto, a ISO 8996 (ISO, 1990)
sugere que a determinação da taxa metabólica seja feita através do consumo de
oxigênio e dos batimentos cardíacos.
Como já discutido anteriormente durante o desenvolvimento de atividades o
corpo humano libera energia para o meio. Segundo Lamberts et al. (2012) essa
liberação de energia, ou calor, acontece para que não haja um superarquecimento do
corpo, já que o mesmo é homotérmico. Ele aponta ainda que a temperatura interna do
corpo humano é praticamente constante, e que a variação se dá entre 35 e 37°C.
9
Portanto, a avaliação da taxa metabólica é extremamente importante para a
determinação do conforto térmico, já que o corpo humano sofre variação da
temperatura interna em função da atividade que esteja executando. É importante
destacar que o mesmo admite pequenas oscilações na temperatura interna, mas sob
variações maiores pode sofrer stress térmico.
2.1.2.1.2. Isolamento Térmico das Roupas Utilizadas
A sensação de conforto térmico está diretamente relacionada, entre outros
fatores, à roupa utilizada, já que esta pode impedir, ou dificultar a troca de calor entre
o corpo humano e o meio. Para Lamberts (2002), essa dificuldade de troca de calor
por convecção equivale à resistência térmica, servindo como isolante térmico que
mantém uma camada de ar, entre a roupa e o corpo, que pode ser mais ou menos
aquecida.
A vestimenta reduz a sensibilidade do corpo em relação às variações de
temperatura e à velocidade do ar, esse isolamento produzido pela vestimenta depende
do tipo de tecido, da espessura do mesmo, do tipo de material e do ajuste ao corpo
humano. Sua representação convencional é Icl e a unidade de medida denominada de
clo equivale a 0,155 m².K/W (FROTA; SCHIFFER, 2001).
As resistências de várias peças de roupas de materiais diferentes foram
determinadas por Fanger (1970) através de manequins aquecidos, esses valores
encontram-se disponíveis nas normas e manuais ISO 7730 (2005), ISO 9920 (2007) e
ASHRAE (2013).
Os valores de alguns conjuntos de roupas típicos podem ser verificados na
Tabela 2 e estão disponíveis na versão 2013 do ASHRAE Handbook. Entretanto,
destaca-se que apesar de a tabela apresentada trazer diversos conjuntos comuns,
muitos deles não são utilizados costumeiramente em algumas regiões, principalmente
no que diz respeito ao Brasil, para isso encontram-se disponíveis também na versão
2013 do ASHRAE os valores de isolamento por peça de roupa que podem ser
somadas aos conjuntos de roupas já configurados.
Portanto, os valores do Icl da Tabela 2 só devem ser utilizados quando os
conjuntos das peças de roupas corresponderem razoavelmente às peças utilizadas na
realidade, quando isso não acontecer recorre-se aos valores apresentados na Tabela 3
10
referente ao isolamento térmico proporcionado individualmente para cada peça,
podendo dessa forma determinar-se o valor do Icl para conjuntos diferentes destes já
configurados.
Tabela 2 – Isolamento da vestimenta
Valores para Conjuntos de Roupas Típicos
Descrição da
Vestimenta
Roupas Inclusas Icl
(clo)
Calças
Calça + Camisa manga curta 0,57
Calça + Camisa manga longa 0,61
#2 + Paletó 0,96
#2 + Paletó + Colete + Camiseta 1,14
#2 + Suéter manga longa + Camiseta 1,01
#5 + Paletó + Ceroula 1,30
Saias/ Vestidos
Saia na altura dos joelhos + Camiseta manga curta
(sandálias)
0,54
Saia na altura dos joelhos + Camiseta manga longa +
Combinação íntima
0,67
Saia na altura dos joelhos + Camisa manga comprida +
Meia combinação íntima + Suéter manga comprida
1,10
Saia na altura dos joelhos + Camisa manga longa + Meia
combinação íntima + Paletó
1,04
Saia no comprimento do tornozelo + Camisa manga
comprida + Paletó
1,10
Shorts Shorts + Camisa manga curta 0,36
Macacões
Macacão manga comprida + Camiseta 0,72
Macacão + Camisa manga comprida + Camiseta 0,89
Macacão isotérmico + Roupa íntima comprida (térmico-
corpo todo)
1,37
Atlética Calça de moleton + Blusa de moleton manga longa 0,74
Pijamas Camisa manga longa de pijama + Calça de pijama +
Roupão ¾ (chinelos, sem meias)
0,96
Fonte: Adaptado do ASHRAE (2013)
É importante ressaltar que todos os conjuntos de roupa, exceto onde indicado
entre parênteses, incluem sapatos, meias, calcinhas e cuecas, e todos os conjuntos de
saias/vestidos incluem meia-calça, sem meias adicionais.
A Tabela 3 a seguir traz os valores em clo do isolamento térmico
proporcionado por peça de roupa utilizada, em função da superfície que a mesma é
capaz de cobrir, do tipo de material da qual é feita e de sua espessura.
11
Tabela 3 – Isolamento da vestimenta por peça
Descrição de Roupa Icl Descrição da Roupa Icl
Roupas Íntimas Vestidos e Saias
Sutiã 0,01 Saia (fina) 0,14
Calcinha 0,03 Saia (grossa) 0,23
Cueca Masculina 0,04 Vestido fino, sem mangas 0,23
Camiseta 0,08 Vestido de malha, com
mangas
0,27
Meia combinação Íntima 0,14 Vestido curto de algodão
(estilo camisa)
0,29
Roupa Íntima Longa (Ceroulas) 0,15 Vestido comprido com
mangas (fino)
0,33
Combinação Íntima 0,16 Vestido comprido com
mangas (grosso)
0,47
Ceroula Completa (corpo todo) 0,2 Suéters
Calçados Colete/Suéter sem mangas
(fino)
0,13
Meia Soquetes 0,02 Colete/Suéter sem mangas
(grosso)
0,22
Meia-calça fina/Meias 7/8 0,02 Suéter manga longa (fino) 0,25
Sandálias/Chinelos 0,02 Suéter manga longa (grosso) 0,36
Sapatos 0,02 Paletós e Coletes
Sapatos semi abertos (pantufas,
sapatos de couros
0,03 Colete (fino) 0,1
Meias médias (algodão) 0,03 Colete (grosso) 0,17
Meias compridas (algodão) 0,06 Paletós (fino) 0,36
Botas 0,1 Paletó (grosso) 0,44
Camisas e Blusas Paletó fechado (fino) 0,42
Blusa sem mangas 0,12 Paletó fechado (grosso) 0,48
Camisa manga curta esportiva (estilo
pólo)
0,17 Pijamas e Robes
Camisa social manga curta 0,19 Camisola curta, sem mangas
(fino)
0,18
Camisa social manga longa 0,25 Camisola comprida, sem
mangas (fino)
0,2
Camisa de flanela manga longa 0,34 Vestido manga curta de
hospital
0,31
Moletom manga longa 0,34 Roupão de verão curto (fino) 0,34
Calças e Macacões Pijama manga curta (fino) 0,42
Shorts curto 0,06 Camisola de inverno comprida
(grosso)
0,46
Shorts comprido 0,08 Robe manga longa de verão 0,48
Calça (fina) 0,15 Pijama de manga comprida
(grosso)
0,57
12
Calça (grossa) 0,24 Robe manga comprida de
inverno
0,69
Calça Moleton 0,28
Macacão (jardineira) 0,3
Macacão (fechado) 0,4
Fonte: Adaptado do ASHRAE (2013)
Outro aspecto importante sobre os valores apresentados é que estes se
aplicam a uma pessoa que esteja em pé, já que uma postura sentada resultaria em um
decréscimo no isolamento térmico da vestimenta devido à compressão das camadas
de ar na roupa. Esse decréscimo pode ser compensado pelo isolamento
proporcionado pela cadeira Lamberts et al. (2014) e este efeito causado pela
isolamento da cadeira pode ser verificado na Tabela 4.
Tabela 4 - Adição típica à vestimenta quando o usuário está sentado em uma cadeira
Válido para conjuntos de roupa com isolamento variando entre 0,5 clo < Icl < 1,2 clo
Cadeira simples 0,00 clo
Cadeira metálica 0,00 clo
Cadeira de madeira com braços 0,00 clo
Banco de madeira +0,01 clo
Cadeira de escritório padrão +0,10 clo
Cadeira executiva +0,15 clo
Fonte: LAMBERTS et al. (2014)
2.1.2.2 Variáveis Ambientais
De acordo com Deprot (2002) existem algumas variáveis ambientais que
implicam na resposta humana ao ambiente térmico e que contribuem para os
processos de troca de calor entre o corpo humano e o meio, sendo elas: temperatura
do ar, temperatura média radiante, velocidade do ar e a umidade relativa.
2.1.2.2.1. Temperatura do Ar
Dentre as variáveis ambientais relacionadas, a de maior influência sobre o
conforto térmico é a temperatura do ar, para Santos (2008) a sensação de conforto
baseia-se na perda de calor do corpo para o meio, pela diferença existente entre a
temperatura da pele e do ar relacionada com outros mecanismos termorreguladores.
13
Percebe-se que a perda do calor produzido pelo corpo durante atividades é
menor quando a temperatura do ar é maior e vice-versa, funcionando como uma
espécie de gangorra para manter o equilíbrio da temperatura corporal.
O mesmo acontece em um ambiente, quando há diferença de temperatura
entre dois pontos ocorre a movimentação do ar, chamada de convecção natural, de
forma que a porção de ar mais quente torna-se mais leve e sobe, enquanto a massa de
ar mais fria torna-se mais pesada e desce proporcionando uma sensação de
resfriamento do ambiente (COSTA, 1991).
A variável temperatura do ar pode ser medida através de sensores de
expansão líquidos ou sólidos, termômetros elétricos, de resistência variável ou
termopares (XAVIER, 1999). Lamberts et al. (2000) aponta que a temperatura do ar
é definida por um balanço energético entre a radiação solar incidente e o coeficiente
de absorção da superfície, a condutividade e capacidade térmica do solo que
determina a transmissão de calor por condutividade, e perdas por evaporação
convecção e radiação.
2.1.2.2.2. Velocidade do Ar
Segundo Lamberts et al (2014) a velocidade do ar é um parâmetro definido
por sua magnitude e direção e no caso de ambientes térmicos considera-se a
magnitude do vetor velocidade do fluxo no ponto de medição considerado, como
velocidade efetiva.
O autor descreve ainda que um fluxo de ar pode ser representado pela
velocidade média, que é a média das velocidades instantâneas em um dado intervalo
de tempo, ou ainda pelo desvio padrão das velocidades, que é obtido através da
Equação 1.
Equação 1
Sendo:
: desvio padrão das velocidades;
: número de medições;
: velocidade instantânea do ar;
: velocidade média do ar.
14
Em se tratando de velocidade do ar, relaciona-se esta diretamente à ventilação
dos ambientes e para Frota; Schiffer (2001) essa ventilação pode ocorrer de forma
natural ou forçada, sendo que a natural acontece de acordo com dois princípios, por
diferença de pressão ou por efeito chaminé.
A velocidade do ar é uma variável difícil de medir justamente em função das
rápidas flutuações em intensidade e direção em um curto intervalo de tempo, os
equipamentos utilizados para esse tipo de medição são os anemômetros. Lamberts et
al. (2014) aponta que de maneira geral a velocidade do ar pode ser determinada ou
pela utilização de um instrumento omnidirecional, que é sensível à magnitude da
velocidade, independente de sua direção, ou ainda utilizando três sensores
direcionais, e nesse caso a velocidade do ar pode ser determinada pela Equação 2.
Equação 2
Sendo:
: velocidade do ar;
: velocidade do ar na direção do eixo x;
: velocidade do ar na direção do eixo y;
: velocidade do ar na direção do eixo z.
Nos casos em que o fluxo é unidirecional é possível a utilização de um sensor
que seja sensível a só uma direção, e então os principais anemômetros utilizados são:
anemômetros de copos e anemômetros de fios quentes.
Santos (2008) descreve que a velocidade do ar em ambientes internos
costuma ser abaixo que 1m/s sem necessariamente a ação direta do vento. Isso se dá
em função do deslocamento do ar pela diferença de temperatura no ambiente, onde o
ar quente sobe e o ar frio desce, tratando-se de convecção natural, como apresentado
anteriormente.
É importante destacar que o deslocamento do ar está intimamente ligado à
sensação térmica de conforto já que este aumenta a evaporação no corpo humano,
retirando a água em contato com a pele com mais eficiência e assim, reduzindo a
sensação de calor, quando em ambientes mais aquecidos, ou ainda intensificando a
sensação de frio quando em ambientes menos aquecidos.
15
2.1.2.2.3. Temperatura Média Radiante
Segundo Lamberts et al. (2014), a temperatura média radiante pode ser
definida como sendo a temperatura uniforme de um ambiente imaginário no qual a
transferência de calor por radiação do corpo humano é equivalente à transferência de
calor por radiação em um ambiente real não uniforme.
O termômetro de globo negro é o instrumento mais frequentemente utilizado
para a determinação da temperatura média radiante através dos valores observados da
temperatura de globo, da temperatura do ar e da velocidade do ar ao redor do globo.
Mas, pode ser determinada também a partir de valores medidos das
temperaturas das paredes vizinhas, de suas dimensões e posições em relação à
pessoa, relativos ao cálculo do fator de forma geométrico (GRANDI, 2006).
Para a determinação da temperatura média radiante através das medições
realizadas com o termômetro de globo padronizado utilizam-se: a Equação 3, quando
constatado que a ventilação no ambiente se dá através da convecção natural, e a
Equação 4 para o caso de convecção forçada (LAMBERTS et al., 2014).
Equação 3
Equação 4
Sendo:
: temperatura média radiante;
: temperatura do termômetro de globo;
: velocidade do ar;
: temperatura do ar.
A determinação de qual equação deve ser utilizada depende do tipo de ventilação,
por isso torna-se necessário o cálculo do coeficiente de troca de calor por convecção
do globo, a Equação 5 é utilizada para o cálculo do coeficiente para convecção
natural e a Equação 6 convecção forçada, de forma que a que apresentar maior
coeficiente como resultado determina o tipo de ventilação e, portanto, qual deverá ser
a equação utilizada no cálculo da temperatura média radiante.
16
Equação 5
Equação 6
Sendo:
: coeficiente de troca de calor por convecção;
: temperatura termômetro de globo;
: temperatura do ar;
: velocidade do ar;
: diâmetro correspondente do globo em centímetros.
A temperatura radiante média é muito importante na avaliação do conforto
térmico, pois, além dos fatores já explicitados, através dela é possível calcular outros
parâmetros essenciais à avaliação, como a temperatura operativa do ambiente que
será abordada mais a frente.
2.1.2.2.4. Umidade Relativa do Ar
A umidade pode ser caracterizada como sendo a quantidade de vapor d’água
contido no ar, sendo que este vapor se forma através da evaporação da água, que é o
processo no qual esta passa do estado líquido para o gasoso sem alteração da sua
temperatura (LAMBERTS et al., 2006).
Para Frota; Schiffer (2001) o ar está saturado quando a quantidade de vapor
d’água chega ao valor máximo suportável pelo ar a certa temperatura, quando
ultrapassado este limite, ocorre a condensação, processo no qual a água passa do
estado gasoso para o líquido.
Os autores definem como umidade absoluta o peso de vapor d’água contido
em uma unidade de massa de ar e a umidade relativa como sendo a relação entre a
umidade absoluta do ar e a umidade absoluta do ar saturado para a mesma
temperatura, representada usualmente em forma de porcentagem.
A umidade do ar conjuntamente com a velocidade do ar intervém na perda de
calor por evaporação e como aproximadamente 25% da energia térmica gerada pelo
organismo são eliminados sob a forma de calor é importante que as condições
ambientais favoreçam estas perdas, no caso de desconforto por calor. Entretanto, se o
17
ar estiver saturado, a evaporação não é possível, o que faz a pessoa começar a ganhar
mais calor quando a temperatura do ar for superior a da pele, e no caso em que o ar
esteja seco, as perdas de calor continuam mesmo com temperaturas mais elevadas
(LAMBERTS et al., 2005).
Varejão-Silva (2006) destaca que a umidade pode ser expressa pela pressão
parcial do vapor de água do ar úmido, que corresponde a pressão que o vapor de água
poderia exercer se ocupasse sozinho todo o volume ocupado pelo ar úmido, quando
na mesma temperatura.
A determinação da umidade do ar pode ser realizada através da utilização de
um psicrômetro, equipamento que mede simultaneamente a temperatura de bulbo
seco, ou do ar e a temperatura de bulbo úmido aspirado, e das relações
psicrométricas constantes da ISO 7726 (ISO,1996), cartas pscicrométricas ou ainda
estimadas utilizando as equações apropriadas (XAVIER, 1999).
2.1.3. Parâmetro de influência sobre o Conforto Térmico
Para que um indivíduo esteja em estado de conforto térmico é imprescindível
que alguns fatores fisiológicos e ambientais sejam atendidos, sendo eles: a
neutralidade térmica ou balanço térmico, temperatura da pele e suor e o desconforto
localizado (LAMBERTS et al., 2014).
2.1.3.1. Neutralidade Térmica
Os conceitos de neutralidade térmica e conforto térmico são costumeiramente
confundidos. Segundo Fanger (1970), neutralidade térmica trata-se da condição em
que uma pessoa não prefira nem mais calor nem mais frio no ambiente a seu redor.
De acordo com Tanabe (1984) apud Lamberts et al. (2014)2, “neutralidade
térmica é a condição da mente que expressa satisfação com a temperatura do corpo
como um todo”.
2 LAMBERTS, R.; XAVIER A. A.; GOULART, S.; VECCHI, De R.. Conforto
térmico e stress térmico. UFSC. Florianópolis – SC, 2014.
18
Apesar de essa definição confundir-se ligeiramente à de conforto térmico,
para Fanger (1970) na verdade a neutralidade térmica é a primeira condição para se
atingir o conforto térmico. Ressalta-se que essa condição, embora necessária, não é
suficiente, pois existem muitas outras variáveis ambientais e pessoais que, mesmo
satisfazendo a situação de balanço térmico, pode não fornecer conforto à pessoa.
A condição de neutralidade térmica pode ser atendida então quando o corpo
encontra-se em equilíbrio termicamente, isso pode ser identificado através da
equação de balanço de energia proposta pela ASHRAE (1997).
Equação 7
Sendo:
: taxa metabólica de produção de calor, (W/m²);
: taxa de eficiência mecânica (W/m²);
: taxa total de perda de calor pela pele (W/m²);
: taxa total de perda de calor através da respiração (W/m²);
: perda de calor sensível pela pele (convecção + radiação) (W/m²);
: taxa de perda de calor total por evaporação do suor (W/m²);
: taxa de perda de calor latente por convecção (W/m²);
: taxa de perda de calor latente por evaporação (W/m²).
Para Lamberts et al. (2012), o corpo humano é um sistema termodinâmico,
que produz calor e interage continuamente com o ambiente para alcançar o balanço
térmico. A troca de calor que acontece entre o corpo e o meio é constante e
influenciada pelos mecanismos de adaptação fisiológica, condições ambientais e
fatores individuais, como discutido anteriormente. O autor aponta que a sensação de
conforto térmico está diretamente relacionada ao esforço realizado pelo organismo
para manter o balanço térmico, e por isso, a importância de entender o seu
funcionamento.
2.1.3.2. Limites da Temperatura da Pele e Suor
O limite da temperatura da pele e a taxa de secreção do suor, de acordo com
os estudos realizados por Fanger (1970), são as únicas variáveis fisiológicas que
influenciam o balanço térmico e, portanto, o conforto térmico de uma pessoa.
19
Segundo Lamberts et al. (2014), esses parâmetros variam em função do tipo
de atividade desempenhada pelo indivíduo, se este estiver desempenhando uma
atividade e estiver suando mais ou menos que os estudos de Fanger (1970)
mostraram, ou ainda que a temperatura da pele estiver acima ou abaixo dos valores
que esses estudos identificaram, muito provavelmente a pessoa não estará em
conforto térmico.
O autor aponta que essas condições podem ser exprimidas pelas equações que
seguem:
Equação 8
Equação 9
Sendo:
: temperatura média da pele (°C);
taxa de secreção do suor (W/m²);
parâmetros empíricos, em função da atividade desempenhada.
A ASHRAE (1997) traz as expressões para determinação da temperatura
média da pele e da taxa de secreção do suor, em função da atividade realizada,
valores esses que forneceriam conforto térmico, quando as outras condições,
neutralidade térmica e desconforto localizado, estivessem verificadas. Essas
expressões são resultado das análises de regressão utilizadas por Rohles e Nevins, em
aproximadamente 1600 estudantes e são exprimidas pelas Equações 10 e 11.
Equação 10
Equação 11
Sendo:
: taxa metabólica, através da atividade desempenhada (W/m²).
Segundo Xavier (1999) através da expressão do balanço de energia, e das
expressões empíricas para determinação da temperatura média da pele e taxa de
secreção de suor, Fanger em 1970 desenvolveu um método analítico para a
determinação do conforto térmico, este método será apresentado posteriormente
neste trabalho.
20
2.1.3.3. Desconforto Localizado
Como discutido anteriormente as condições para se atingir o conforto térmico
baseiam-se na neutralidade térmica do corpo humano, nas taxas de temperatura da
pele e suor e por fim ao desconforto localizado.
Este último, como o próprio nome sugere, trata-se do incômodo sentido por
uma pessoa em algum local específico do corpo, segundo Grandi (2006) isto pode
ocorrer em função da assimetria de radiação térmica, de correntes de ar indesejáveis,
diferenças na temperatura do ar no sentindo vertical, ou contato com pisos aquecidos
ou resfriados.
Lamberts et al. (2014) destaca que as pessoas são mais sensíveis ao
desconforto localizado quando o corpo como um todo está mais frio que estaria na
condição de neutralidade térmica, e são menos sensíveis quando o corpo está mais
quente que estaria na condição de neutralidade térmica.
2.1.3.3.1. Assimetria de Radiação Térmica
A assimetria de radiação térmica pode ser definida como a diferença de
radiação que chega a diferentes partes do corpo humano, e isso pode causar a
sensação de desconforto, mesmo que as outras condições estejam atendidas.
Segundo Lamberts et al. (2014) a radiação térmica pode não ser uniforme
devido à janelas frias, superfícies não isoladas, bocas de fornos, calor gerado por
máquinas entre outros, e destaca que isto pode interferir drasticamente na
aceitabilidade térmica do ambiente, já que pesquisas realizadas nessa área
demonstraram que quanto mais acentuada era a assimetria de radiação, mais as
pessoas encontravam-se insatisfeitas com o ambiente.
Xavier (1999) ressalta que a análise da assimetria de radiação é muito
importante quando da utilização de painéis resfriados ou aquecidos para alcançar o
conforto térmico, já que os mesmos podem provocar certo desconforto localizado.
21
2.1.3.3.2. Correntes de Ar
O desconforto causado por correntes de ar indesejáveis acontece
predominantemente quando a sensação térmica das pessoas já está abaixo de neutro,
e isso pode ser um problema em ambientes ventilados.
Quando as correntes de ar tornam-se incômodas acentuando a sensação de
frio, a reação natural das pessoas é aumentar a temperatura interna, e muitas vezes
isso pode levar o ambiente a uma condição geral de desconforto térmico.
Segundo Lamberts et al. (2014), o movimento do ar interfere no conforto
térmico devido a sua influência nos processos de troca de calor do corpo com o meio
por convecção e por evaporação. Podendo ser benéfica quando o aumento da
velocidade do ar provocar uma desejável aceleração nos processos de perda de calor
do corpo, ou prejudicial quando a perda de calor é indesejável e provoca o
resfriamento excessivo do corpo com um todo, ou de uma de suas partes.
Assim, podemos dizer que em climas quentes e úmidos a ventilação é um
fator preponderante na obtenção do conforto térmico já que através dela é possível
diminuir o desconforto causado pelo calor através do processo de evaporação do
suor.
2.1.3.3.3. Diferenças na Temperatura do Ar no Sentido Vertical
Quando da diferença na temperatura do ar no sentido vertical, onde a
temperatura do ar no nível da cabeça é diferente daquela ao nível do tornozelo, o
corpo humano fica sujeito a certo desconforto localizado, em grande parte das
edificações a temperatura do ar normalmente aumenta com a altura em relação ao
piso, isso acontece também em função da movimentação natural das massas de ar
quente e fria. ASHRAE 55 (2010) apud Lamberts et al. (2014)3 aponta que a
diferença de temperatura permitida entre a altura da cabeça e dos pés deve ser
inferior a 3°C, essa diferença é denominada de gradiente de temperatura vertical.
3 LAMBERTS, R.; XAVIER A. A.; GOULART, S.; VECCHI, De R.. Conforto
térmico e stress térmico. UFSC. Florianópolis – SC, 2014.
22
2.1.3.3.4. Contato com Pisos Aquecidos ou Resfriados
O desconforto local nos pés pode ser identificado quando o piso estiver
aquecido ou resfriado em relação à temperatura do ar no ambiente A temperatura do
piso está diretamente relacionada ao material utilizado na sua confecção e ainda às
características construtivas da edificação.
Assim como quando sujeitos às correntes de ar, o ser humano quando em
contato com pisos resfriados, tende a aumentar a temperatura do ambiente, o que
pode provocar o aumento na sensação de desconforto térmico.
2.1.2.1.3. Parâmetros Subjetivos
As condições de conforto térmico dependem, portanto, de diversas variáveis,
Frota; Schiffer (2001) afirmam que o ocupante deve estar apropriadamente vestido e
sem problemas de saúde ou de aclimatação para a avaliação do conforto térmico. É
importante ressaltar que as condições ambientais capazes de proporcionar sensação
de conforto em determinados ocupantes podem não ser suficientes para o conforto de
outros.
Para Xavier (1999), os parâmetros subjetivos são aqueles inerentes à natureza
humana e às diferenças entre as pessoas. Ele aponta que são dois os de maior
interesse nos estudos de conforto térmico: as sensações e preferências térmicas,
estando estes diretamente relacionados às diferenças entre conforto e neutralidade
térmica.
2.1.4. Avaliação do Conforto Térmico
Com o objetivo de alcançar o conforto térmico vários métodos de avaliação
foram sendo desenvolvidos ao longo do tempo, considerando-se as variáveis
climáticas que influenciam diretamente na sensação de conforto, além dos índices de
conforto, biofísicos, fisiológicos e subjetivos.
As metodologias mais conhecidas para avaliação do conforto térmico no
Brasil são: índice de temperatura efetiva, índice de conforto equatorial, o método de
Olgyay, a carta bioclimática de Givoni, o método de Fanger e o método da
23
ASHRAE. A Tabela 5 traz as variáveis utilizadas em cada um dos métodos citados
anteriormente para determinação do conforto térmico.
Tabela 5- Métodos para determinação do conforto térmico
Métodos Variáveis
Método de Olgyay e Givoni Temperatura de bulbo seco e umidade relativa do ar
Temperatura Efetiva e índice
de Conforto Equatorial Temperatura, umidade e velocidade do ar
Método de Fanger e Método
ASHRAE
Temperatura, umidade, velocidade do ar, calor
radiante, tipo de atividade e vestimenta.
Fonte: Adaptado de Giampaoli, /s.d./4 apud GrzybowskI (2004)
Segundo Lamberts et al. (2014), tratando-se dos aspectos relativos ao
conforto térmico, são encontradas duas abordagens diferentes: a primeira, mais
conhecida como estática, representa uma linha mais racional da avaliação das
sensações térmicas humanas e onde considera que o homem é um simples receptor
passivo do ambiente térmico; a segunda, conhecida como adaptativa, considera que
o homem é um agente ativo, ou seja, que interage com o ambiente de acordo com
suas sensações e preferências térmicas.
Essas abordagens são resultados de dois grandes grupos de pesquisas na área
do conforto térmico, sendo a primeira realizada em câmaras climatizadas e a segunda
proveniente de estudos em ambientes reais.
2.1.4.1. Estudos de Câmaras Climatizadas
Segundo Humphreys5 (1992) apud Xavier (1999), a câmara climatizada é um
local especialmente construído onde todas as variáveis, temperatura do ar,
temperatura das superfícies, radiação térmica, umidade e velocidade do ar, podem ser
totalmente controladas pelos pesquisadores. Outro aspecto relevante, é que os
voluntários participam da pesquisa na câmara, com roupas padronizadas e realizando
as mesmas atividades. Dentro da câmara os voluntários são questionados a respeito
4GIAMPAOLI,E. Temperaturas extremas. São Paulo: Hygro-them, /s.d./.
5HUMPHREYS, M. A. Energy Efficient Building. Oxford, Editado por Roaf, S. e
Hancock, M. -Blackwell Scientific Publications, 1992. Cap. 1: Thermal Comfort in
the Context of Energy Conservation.
24
das condições térmicas, que vão sendo ajustadas ao longo do tempo, até se atingir a
condição de neutralidade térmica, ou ainda de conforto.
A Figura 1 traz exemplos de estudos em câmaras climatizadas, a primeira
imagem trata-se de estudos realizados com ocupantes em uma câmara climatizada
por Olesen, 1982, a segunda de manequim térmico dentro de câmara climatiza
(CIOP/PIB), e a ultima traz a medição de conforto com o “dressman” dentro de um
veículo (FRAUNHOFER).
Figura 1 – Exemplos de estudos em câmaras climatizadas
Fonte: Lamberts et al. (2014)
Uma das pesquisas mais conhecidas em câmaras climatizadas foi a realizada
pelo pesquisador Ole Fanger, na Dinamarca. Ele desenvolveu diversos estudos na
linha analítica sendo que suas equações e métodos têm sido utilizados mundialmente
e serviram de base para elaboração de normas internacionais bastante importantes,
que utilizam os índices PMV – Predicted Mean Vote e PPD – Percentage of
Dissatisfied para avaliação do conforto térmico.
Entretanto, segundo Lamberts et al. (2014), a utilização do modelo estático
desenvolvido por Ole Fanger como um modelo universal tornou-se discutível, já que
o mesmo considera os limites confortáveis de temperatura como sendo limites
universais, e ainda que os efeitos de um determinado ambiente térmico acontecem
exclusivamente pelas trocas de calor do corpo com o meio, enquanto na verdade a
manutenção da temperatura interna de um ser humano necessita de certa resposta
fisiológica.
25
2.1.4.1.1. Voto Médio Predito – PMV
A equação do PMV, Equação 12, foi obtida por análise de regressão entre a
carga térmica e a sensação de mais de 1300 pessoas em câmaras climatizadas, para
quatro situações de atividades distintas. A sensação térmica era determinada através
dos votos emitidos pelas pessoas sobre a escala sétima.
Equação 12
Sendo:
PMV: voto médio estimado, ou sensação analítica de conforto térmico,
(adimensional);
M: taxa metabólica de produção de calor em função da atividade, (W/m²);
L: carga térmica atuando sobre o corpo, (W/m²).
FANGER (1970) definiu a carga térmica sobre o corpo como sendo a
diferença entre o calor gerado pelo organismo e o calor dissipado ao ambiente,
entretanto para situações reais, não permanentes, a carga térmica é dada pela
diferença entre a geração do calor pelo organismo e a perda do mesmo através de
trocas com o ambiente, portanto, a carga térmica é dada pela equação 13.
Equação 13
Sendo:
: carga térmica atuando sobre o corpo;
: taxa metabólica, produção orgânica de calor;
: pressão de vapor no ar;
: temperatura do ar;
: Razão de área do corpo vestido e corpo nu;
: temperatura superficial das roupas;
: temperatura média radiante;
: Coeficiente de convecção entre ar e roupas.
26
Segundo Lamberts et al. (2014) a escala sétima da ASHRAE, como ficou
conhecida, ou escala de sete pontos, utilizada nos estudos de Fanger é empregada até
hoje na determinação real das sensações térmicas das pessoas, e pode ser verificada
na Figura 2.
Figura 2 - Escala Sétima ASHRAE, ou escala de sete pontos
Fonte: Lamberts et al. (2014)
2.1.4.1.2. Porcentagem de Pessoas Insatisfeitas - PPD
Segundo Kuhen et al. (2011) o índice PPD é obtido com base em um modelo
matemático desenvolvido por Fanger a partir de experimentos com pessoas em
câmaras climatizadas. Esse modelo corresponde a uma amostra de pessoas
submetidas a um mesmo ambiente térmico predefinido, enquanto a temperatura varia
entre 18,9°C e 32,2°C, já os demais parâmetros físicos e fisiológicos que afetam o
conforto, umidade, velocidade do ar, vestimenta e níveis de atividade metabólica
permaneciam constantes.
Lamberts et al. (2014) destaca que o índice PPD estabelece a quantidade
estimada de pessoas insatisfeitas termicamente, e ele se baseia na porcentagem de um
grande grupo de pessoas que gostariam que o ambiente estivesse mais quente ou
mais frio, demonstrando isso através do voto na escala sétima de ASHRAE, com
votos +3, +2, -1, -2.
27
Segundo o autor o PPD pode ser determinado analiticamente utilizando a
Equação 14, ou ainda utilizando a Figura 3.
Equação 14
Sendo:
: porcentagem de pessoas insatisfeitas;
: voto médio estimado.
Figura 3 - Porcentagem de pessoas insatisfeitas (PPD) em função do voto médio
predito (PMV) Fonte: ASHRAE 55 (2004)
Xavier (1999) destaca que o modelo do PMV, para uma situação plena de
conforto em que o PMV = 0, o PPD resultante é da ordem de 5%, e como o PPD
representa a porcentagem de pessoas insatisfeitas com o ambiente térmico, as
pessoas restantes encontram-se termicamente neutras ou confortáveis, levemente
aquecidas ou levemente com frio, com votos de sensação térmica de +1, 0 ou -1.
2.1.4.2. Estudos de Ambientes Reais
Ao longo do tempo as pesquisas passaram a ser desenvolvidas não só em
câmaras climatizadas, mas também em ambientes reais, essa abordagem então
chamada de adaptativa, baseia-se na avaliação do conforto térmico de ocupantes de
ambientes reais sem a interferência do pesquisador em qualquer uma das variáveis,
sejam de ordem biofísica, ambiental ou pessoal, em que o ocupante demonstra sua
28
sensação e/ou preferência térmica por meio de escalas apropriadas, sendo a de uso
mais comum a escala sétima já apresentada anteriormente.
De acordo com Humphreys (1976) o interesse no estudo do modelo
adaptativo pode ser identificado por duas razões principais: a primeira por ter se
verificado resultados de estudos em câmaras climatizadas que divergem dos
encontrados em ambientes reais; e a segunda pela constatação de que a população
apresenta uma capacidade de se adaptar ao lugar em que vive e em detrimento disso
aceita um intervalo de temperatura muito superior do que a proposta pela abordagem
estática.
Kuchen; Fisch (2009) afirmam que usuários adaptam-se a espaços com
condições térmicas constantes definidas por um operador e que, portanto, esses
antecedentes justificam a necessidade de elaborar um modelo de conforto variável
em função de aspectos locais, próprios do edifício e dos usuários, corroborando à
linha de pesquisa adaptativa.
De acordo com Kuchen (2011) diversos trabalhos de campo mostram a
combinação entre fatores ambientais e não ambientais e sua influência sobre o
conforto térmico em ambientes reais de trabalho, e por isso vários autores, Hellwig;
Bischof (2006); Boestra (2006); Raue et al.(2004); Nicol; Humphreys (2002); De
Dear (2004) defendem que o emprego de normas como a ISO 7730, que se baseia no
modelo analítico de Fanger, apresenta desvios que são próprios do método de
obtenção do mesmo.
Lamberts et al. (2014) aponta que a abordagem adaptativa considera fatores
além dos físicos e psicológicos que interagem na percepção térmica, levando em
consideração os conceitos de aclimatação, sendo que os fatores considerados podem
incluir características inerentes à demografia (gênero, idade, classe social), contexto
(composição da edificação, estação, clima) e cognição (atitudes, preferências e
expectativas). Segundo o autor são três os mecanismos de adaptação utilizados pelo
corpo humano para se defender dos efeitos do clima.
Sendo classificados em ajustes comportamentais, ajustes fisiológicos e ajustes
psicológicos. O primeiro trata das ações conscientes e inconscientes das pessoas para
se adaptar como troca de roupas, mudança de atividade, ajuste da postura, ou ainda
abrir e fechar janelas, ligar ventiladores entre outras ações. O segundo, ajustes
29
fisiológicos, diz respeito às mudanças fisiológicas das pessoas em função das
características climáticas às quais estão expostas, ainda podem ser subdividido em
adaptação genética e aclimatação. E por fim, os ajustes psicológicos, que estão
diretamente relacionados às expectativas criadas, e ainda pode ser comparada à
noção de hábito, exposição repetida, que leva a uma diminuição da intensidade da
sensação térmica evocada anteriormente.
É importante ressaltar que embora a abordagem adaptativa tenha surgido
posteriormente à estática e leve em consideração mais variáveis e fatores que possam
afetar a sensação de conforto, o objetivo das duas abordagens é muito próximo,
alcançar a condição de conforto térmico em ambientes reais.
2.1.4.2.1. Determinação da Temperatura de Neutralidade
Como discutido anteriormente, umas das condições para se atender o conforto
térmico é que o indivíduo esteja em neutralidade térmica, ou seja, não prefira nem
mais calor, nem mais frio. As Pesquisas realizadas na linha adaptativa tendem a
encontrar valores estimados de temperatura em que os ocupantes do ambiente se
sintam confortáveis, denominada usualmente de temperatura de neutralidade.
A temperatura de neutralidade pode ser encontrada analiticamente através dos
dados de PMV e PPD de Fanger, entretanto os pesquisados da abordagem adaptativa
defendem que existem divergências entre os valores encontrados utilizando o método
de Fanger e os valores encontrados em ambientes reais, conforme citado
anteriormente.
Muitas pesquisas têm sido realizadas nesse sentido. Oseland (1994), em
pesquisa realizada no Reino Unido, objetivou determinar a temperatura de
neutralidade, comparando os votos médios preditos, utilizando o PMV de Fanger
com as sensações relatadas por moradores de casas no período de verão e inverno.
Verificou que em ambas as estações os limites apontados pelos moradores foram
superiores aos calculados.
Humphreys (1976) realizou uma revisão dos parâmetros até então existentes,
e concluiu que os índices de conforto variavam em relação à temperatura média da
região onde cada estudo era desenvolvido, observando que a aclimatação afetava a
30
temperatura de neutralidade, ao contrário do que mostravam os estudos de Fanger,
que não sugeriam que a aclimatação afetasse os requisitos de conforto térmico.
A partir deste estudo verifica-se a importância da determinação da
temperatura de neutralidade para regiões específicas, visto que em um mesmo país
existem regiões que apresentam condições climáticas muito diferentes e
consequentemente habitantes com sensibilidade térmicas diferentes, justamente
devido à condição de aclimatação do ser humano.
Brager; Dear (2006) trazem as principais pesquisas realizadas nos últimos
anos em ambientes climatizados artificialmente. Dear; Auliciems (1985) em
Melbourne no verão encontraram uma temperatura de neutralidade de 20,3°C, em
Brisbane também no verão a temperatura de neutralidade foi de 24,4°C. Os autores
ainda determinaram a temperatura de neutralidade em Darwin no período de seca que
foi de 25,2°C e no chuvoso de 28,9°C. Dear; Fountain (1994) em pesquisa realizada
em Townsville verificaram a temperatura de neutralidade para estação seca de
19,4°C enquanto que para chuva de 27°C. E Dear et al. (1991) determinou para
Singapure a temperatura de neutralidade de 27,4°C.
Kuchen et al. (2011) desenvolveu uma ferramenta para avaliar o conforto
térmico em espaços de trabalho de edifícios de escritório, através de uma pesquisa
realizada em trinta edifícios na Alemanha, que consistiu em medições e questionários
realizados no local. E com a correlação dos dados objetivos e subjetivos foi possível
desenvolver um modelo estatístico para determinação da temperatura de
neutralidade, que foi de 23,3°C, sendo menor do que a encontrada utilizando o
modelo de Fanger.
Araújo (1996), em seus estudos de campo realizados em Natal, no Rio
Grande do Norte, em ambientes escolares, verificou limites de temperaturas
confortáveis entre 25,1°C a 28,1°C.
Xavier (1999) realizou uma pesquisa no estado de Santa Catarina, em
ambiente escolar com o objetivo de determinar através de correlações estatísticas
índices e parâmetros de conforto térmico para aquela região, e verificou um intervalo
de aceitabilidade térmica variando de 20ºC a 26ºC. Segundo o autor se comparado a
outros trabalhos já realizados no país houve divergência nos resultados, e que isso se
31
dá principalmente em função da capacidade de adaptação das pessoas aos diferentes
climas.
Em pesquisa realizada no Mato Grosso do Sul por Andreasi; Lamberts (2006)
com voluntários em atividades sedentárias em ambientes ventilados naturalmente,
verificaram um intervalo de aceitabilidade térmica que variou de 23°C à 31°C.
Grande parte das pesquisas realizadas na linha adaptativa tende a considerar o
maior número possível de variáveis, parâmetros e fatores que possam afetar o
conforto térmico e confrontar às sensações, percepções e preferências dos indivíduos
estudados, e, através de todos esses dados, estabelecer correlações estatísticas que
gerem modelos matemáticos para determinação da temperatura de neutralidade.
2.1.4.3. Estudos em Ambientes Escolares
Para Bueno (2006) a universidade pode e deve desempenhar um papel
fundamental na consolidação do conceito e da prática de responsabilidade social, e,
nesse sentindo, a pesquisa traz como proposta promover a interação da universidade
com a sociedade, visto que através dos resultados obtidos torna-se possível a
promoção de técnicas construtivas mais eficientes, e que venham atender as
necessidades da população no que diz respeito ao conforto térmico.
Apesar das pesquisas relacionadas ao conforto térmico que vêm sendo
desenvolvidas serem realizadas em edificações de funções variadas, dentre as que
mais comumente são objetos de pesquisas podemos citar, residências, habitações de
interesse social, escritórios, indústrias com ambientes térmicos diferenciados, os
ambientes escolares, escolas e universidades também têm sido alvo de pesquisa mais
recentemente.
Grzybowski (2004) afirma que a sala de aula de maneira geral e o que nela
ocorre sempre foram assunto de muito interesse para administradores, pais e
professores, e ainda ressalta que o ambiente físico de aula pode ser um instrumento
educacional poderoso, constituindo-se em um fator de influência indireta sobre o
comportamento dos professores e alunos.
Segundo Nogueira et al. (2005) o ensino-aprendizagem nas escolas pode ser
afetado diretamente pelas condições ambientais tendo em vista que as reações
32
fisiológicas dos alunos dependem do clima, o que pode prejudicar a qualidade do
ensino, principalmente quando expostos a ambientes não adequados com elevadas
temperaturas.
Segundo Heimstra; McFarling apud Grzybowski (2004)6 para melhorar a
eficiência do ambiente educacional, e consequentemente propiciar a elevação no
nível de aprendizagem, é extremamente importante o aumento do conforto físico e
sensorial dos indivíduos que utilizam a sala de aula.
Para isso, é necessário uma arquitetura escolar que tenha como preocupação o
atendimento às necessidades de conforto térmico, proporcionando um ambiente
agradável e que favoreça o aprendizado (NOGUEIRA; NOGUEIRA, 2003).
Coutinho Filho et al. (2007) ressalta que o excesso de calor dificulta a
concentração e pode causar inquietação, podendo ainda afetar o desempenho dos
estudantes, que aliada à baixa umidade pode provocar sonolência e aumento de suor.
Esses fatores podem causar estresse térmico e ao longo do tempo causar doenças
mais complexas. Os fatores citados aliados à importância do conforto térmico
para ambientes de uma forma geral justificam os estudos em instituições de ensino,
principalmente de nível superior, visto que estes ambientes abrigam um grande
número de ocupantes por longo período de tempo e que necessitam de um ambiente
confortável principalmente no que diz respeito à temperatura, para desenvolver as
atividades eficientemente.
2.1.5. Normas de Conforto Térmico
No que diz respeito ao método de avaliação do conforto térmico, ou
determinação do mesmo, o Brasil não possui normalização vigente. As principais
normas foram elaboradas pela International Organization for Standardization – ISO,
e pela American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers,
Inc. – ASHRAE, sendo que as duas são baseadas nos estudos realizados em câmaras
6 GRZYBOWSKI, G.T. Conforto térmico nas escalas públicas em Cuiabá – MT:
estudo de caso. Dissertação (Mestrado) – Pós-Graduação em Física e Meio
Ambiente, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2004.
33
climatizadas a Tabela 6 traz as principais normas vigentes bem como suas
descrições.
Tabela 6 - Normas vigentes para avaliação do conforto térmico e seus parâmetros
Norma Descrição
ISO 7730/2005 - Ergonomics of
the thermal environment --
Analytical determination and
interpretation of thermal
comfort using calculation of the
PMV and PPD indices and local
thermal comfort criteria.
Esta norma propõe um método de determinação
da sensação térmica e o grau de desconforto das
pessoas expostas a ambientes térmicos moderados
e especifica condições térmicas aceitáveis para o
conforto, trazendo também informações sobre
desconforto térmico localizado, condições em
estado não estacionário e adaptação.
ISO 7726/1998-Ergonomics of
the thermal environment -
Instruments for measuring
physical quantities.
Seu objetivo principal é a definição dos
parâmetros e orientação com relação às medições
dos parâmetros físicos de ambientes térmicos,
tanto ambientes moderados, para análise do
conforto térmico, como ambientes extremos para
análise de stress térmico.
ASHRAE Standard 55-2010 -
Thermal Environmental
Conditions for Human
Occupancy.
Objetivo principal de determinar condições
térmicas aceitáveis em espaços naturalmente
ventilados. Para usar este método, os espaços
devem possuir janelas operáveis que podem ser
abertas pelos ocupantes.
ISO 8996/2004 – Ergonomics of
the thermal environment –
Determination of metabolic rate.
Esta norma especifica diferentes métodos para a
determinação e medição da taxa de calor
metabólico, no contexto da ergonomia do
ambiente de trabalho.
ISO 9920/2007 – Ergonomics of
the thermal environment –
Estimation of thermal insulation
and water vapour resistance of a
clothing ensemble.
Esta norma especifica métodos para a estimativa
das características térmicas, resistência à perdas
de calor seco e à perda por evaporação, em
condições de estado estacionário para um traje de
roupa.
Fonte: A autora (2015)
2.2. ZONEAMENTO BIOCLIMÁTICO BRASILEIRO
Durante algum tempo vêm sendo realizados diversos estudos a respeito do
clima buscando-se uma melhor forma de caracterizá-lo e classificá-lo de acordo com
características comuns. Segundo Maitelli (2005) uma região climática é qualquer
porção da superfície terrestre sob elementos climáticos e características climáticas
similares.
34
Segundo Lamberts (1997) para caracterizar o clima das diversas regiões do
globo, este é dividido em zonas de climas similares, chamadas regiões climáticas. No
Brasil, dada a sua grande extensão territorial e a sua localização entre dois trópicos,
Segundo IBGE (2015) vários tipos diferentes de clima são identificados, como pode
ser observado na Figura 4.
Figura 4 - Mapa climático do Brasil. Fonte: IBGE (2014)
Já a norma NBR 15220-3 (ABNT, 2003) estabeleceu uma subdivisão das
condições climáticas brasileiras para projetos e esta subdivisão foi denominada
zoneamento bioclimático brasileiro e compreende oito zonas diferentes, homogêneas
quanto ao clima. Sendo que a NBR 15575-1 (ABNT, 2013) utiliza a mesma
classificação para verificação do desempenho de edificações habitacionais. A Figura
5 mostra o zoneamento bioclimático brasileiro.
35
Figura 5 - Mapa das Zonas Bioclimáticas Brasileiras
Fonte: NBR 15220-3(ABNT, 2003)
Para a classificação das zonas bioclimáticas foram avaliadas 330 cidades
brasileiras, que foram agrupadas de acordo com aspectos semelhantes ao clima e as
estratégias bioclimáticas recomendadas.
A classificação bioclimática reforça a necessidade de estudos específicos no
que diz respeito à temperatura de neutralidade para o conforto térmico, visto que,
como um mesmo estado pode apresentar características climáticas diferentes, e,
portanto a população deve reagir de forma diferente às diversas condições climáticas.
36
3. ÁREA DE ESTUDO
3.1. O ESTADO DE MATO GROSSO
O Estado de Mato Grosso possui uma área de 903.378,292 Km² e a população
estimada pelo censo de 2014 do IBGE de 3.224.357 pessoas, possui um total de 141
municípios sendo a cidade de Cuiabá sua capital. Está localizado na região Centro –
Oeste (IBGE, 2014), e apresenta em seu território dois climas diferentes, Equatorial e
Tropical Brasil Central, conforme Figura 04.
Entretanto, Maitelli (2005) afirma que devido a existência de muitas
variações, temperatura, precipitação, vegetação, solo, topografia, latitude, altitude,
além das alterações na superfície de fontes naturais ou de atividades humanas, e
muitas vezes da insuficiência de dados meteorológicos torna-se difícil uma
classificação climática satisfatória.
De acordo com a autora, as classificações climáticas que se destacam são as
apresentadas por Arthur Strahler e Wladimir Köppen. Segundo a classificação de
Strahler, o Estado de Mato Grosso apresenta dois climas, Equatorial Quente-úmido e
Tropical Seco-úmido.
Sendo que no norte do Estado o clima é tipicamente equatorial quente-úmido
com totais pluviométricos médios acima de 2000 mm anuais, com estação chuvosa
estendendo-se até meados do outono e pequena amplitude térmica anual.
Na porção centro-sul do estado, o clima é do tipo tropical seco-úmido, com
elevada concentração de chuva entre os meses de outubro e março, seguindo um
semestre com diminuição acentuada da chuva entre abril e setembro e apresentando
maior amplitude térmica anual.
Segundo a classificação de Köppen o estado de Mato Grosso apresenta na
porção setentrional, área de mata de transição e floresta tropical o clima tropical
chuvoso de Floresta (Af) quente úmido caracterizado por apresentar de 1 a 3 meses
de seca. Na porção centro-sul do estado apresenta clima tropical de savana (Aw)
quente-semiúmido, caracterizado por apresentar de 4 a 5 meses secos.
Maitelli (2005) ressalta que, com base em dados meteorológicos recentes, o
Zoneamento Socioeconômico-ecológico de Mato Grosso apresentou outra
classificação climática para o estado. Sendo esta considerada mais detalhada e
37
apropriada para pesquisas acadêmicas, planejamento governamental e projetos em
todas as esferas.
Segundo Tarifa (2011) o clima do Estado de Mato Grosso foi dividido em três
unidades: I - Clima Equatorial Continental Úmido, com estação seca definida da
Depressão Sul-Amazônica, II - Clima Subequatorial Continental Úmido, com estação
seca definida do Planalto dos Parecis e III - Clima Tropical Continental
Alternadamente Úmido e Seco das chapadas, planaltos e depressões de Mato Grosso,
sendo que todas elas ainda são divididas em sub unidades, que dependem de suas
semelhanças climáticas.
Segundo o autor, o Clima Equatorial Continental Úmido abrange a faixa de
latitude entre aproximadamente 7° 30’ S e 11°/12° S e a longitude entre 51° e 61°
WGr. Uma das características mais relevantes desta unidade é que existe a definição
da estação seca, considerada uma “seca moderada”, outra característica é a existência
de um elevado excedente hídrico, superior a 1.000 mm, com total anual médio de
chuva superior a 2.000 mm. Constatando-se uma faixa relativamente extensa de
unidades climáticas de transição para os climas tropicais continentais,
alternadamente úmido e seco.
No Clima Subequatorial Continental Úmido verifica-se o aumento da
intensidade da seca estacional (entre 300 e 350mm) combinado com excedentes entre
800 e 1.000 mm, criando uma extensa faixa de transição climática dentro do Planalto
dos Parecis. Sendo que o aumento da altitude média (300 a 400 m) e da latitude
diminui o aquecimento, baixando a variação das temperaturas médias anuais entre
24,8° e 24,0°C. No entanto, os totais anuais médios ficam entre1.600 e 2.000 mm.
Tarifa (2011) ressalta que esta transição climática é constituída também de duas
subunidades a IIA, do médio rio Arinos e rio do Sangue, IIB1 e IIB2, no médio rio
Xingu.
O Clima Tropical Continental Alternadamente Úmido e Seco do estado de
Mato Grosso apresenta como a mais importante característica, a repetição e
alternância quase cíclica do movimento estacional quente e úmido, que conferem a
esta realidade climática um grande espectro de uso e exploração dos recursos
climáticos. A Figura 6 mostra a divisão do estado de Mato Grosso nas três unidades
climáticas e suas respectivas subunidades aqui mencionadas.
38
Figura 6 - Mapa das unidades climáticas do estado de Mato Grosso
Fonte: Camargo (2011), p.57.
De acordo com a classificação das zonas bioclimáticas brasileiras da NBR
15220 (ABNT, 2003) o estado de Mato Grosso apresenta 5 zonas bioclimáticas, das
8 zonas presentes no país. As cidades que foram classificadas no estado podem ser
verificadas na Tabela 7 bem como a zona bioclimática as quais pertencem.
Tabela 7- Classificação bioclimática das cidades do Mato Grosso
UF Cidade Zona Bioclimática
MT Cáceres 8
MT Cuiabá 7
MT Diamantino 7
MT Meruri 6
MT Presidente Murtinho 3
MT Vera 5
Fonte: Adaptado do anexo A da NBR 15220-2003 (ABNT, 2003)
39
Como Mato Grosso apresenta uma grande variedade de zonas bioclimáticas, e
sabendo que o objetivo é determinar uma temperatura de neutralidade capaz de
atender à condição de conforto para todo o Estado, torna-se necessário a verificação
da temperatura de neutralidade em cada zona bioclimática, para posterior análise e
generalização estadual.
Tendo em vista que o objeto de estudo da presente pesquisa são as edificações
de ensino superior, a escolha das cidades se deu em função da existência de
instituições do ensino superior, bem como da proximidade das cidades que foram
classificadas pela NBR 15220 (ABNT, 2003).
Segundo o zoneamento bioclimático, Cuiabá pertencente à zona 7, Cáceres à
zona 8, Vera à zona 5. Entretanto, devido a indisponibilidade de instituições de
ensino superior a pesquisa foi realizada na cidade de Sinop e em virtude da
proximidade entre ambas. Meruri está classificado na zona 6 que foi representada
pela cidade de Primavera do Leste também em virtude da inexistência de
universidades na região.
E por fim, a cidade de Presidente Murtinho foi classificada como zona 3,
entretanto esta zona está localizada próxima a uma reserva indígena o que
possivelmente contribuiu para uma classificação diferenciada nessa área, tendo em
vista que a maioria das cidades classificadas na zona 3 dizem respeito a locais com
temperaturas médias anuais mais amenas. Portanto, em virtude dessa característica e
da inexistência de instituições de ensino superior naquela região não foram coletados
os dados para a zona 3. Essa adaptação pode ser verificada na Figura 6.
A Tabela 8 traz a representação das cidades onde foram realizadas as
pesquisas bem como as zonas bioclimáticas às quais pertencem adotadas para esta
pesquisa e de acordo com a Figura 7.
Tabela 8 - Classificação bioclimática das cidades estudadas do Mato Grosso
UF Cidade Zona Bioclimática
MT Cáceres 8
MT Cuiabá 7
MT Primavera do Leste 6
MT Sinop 5
Fonte: A autora (2015)
40
Figura 7 – Zoneamento bioclimático segundo NBR 15220-2003 para o estado de
Mato Grosso Fonte: Adaptado de Sanches (2011)
3.1.1. Cáceres
A cidade Cáceres está localizada a 216,8 km da capital Cuiabá de latitude
16°04’14’’ Sul e longitude de 57°40’44’’ Oeste, e altitude de 176 metros. Possui área
territorial de 24.351,408 km² e uma população estimada de 90.106 habitantes
conforme o censo realizado em 2014 pelo IBGE (IBGE, 2014). A pesquisa realizada
em Cáceres aconteceu em duas edificações de ensino superior, nominadas de
Campus A e Campus B, conforme Figuras 8 e 9 respectivamente.
41
Figura 8 - Localização do Campus A em Cáceres – MT
Fonte: Google Earth (2015)
Figura 9 - Localização do Campus B em Cáceres – MT
Fonte: Google Earth (2015)
42
Cáceres apresenta temperatura média anual de 22,6°C, com mínima de -
3,5°C, em 1975, e máxima de 41,8°C. Sua precipitação média anual é de 1370 mm,
sendo que apresenta um período chuvoso que vai de outubro a março, os demais
meses o clima fica muito seco, com a umidade relativa do ar chegando a 10% (IBGE,
2014).
3.1.2. Cuiabá
A cidade de Cuiabá, capital do estado de Mato Grosso, está localizada
15º35’56’’ latitude Sul e 56º06’01’’ longitude Oeste, com altitude de 165 metros
acima do nível do mar, variando em sua área urbana de 146 a 250 metros. Apresenta
área da unidade territorial de 3.495,424 km² e população estimada segundo o censo
de 2014 do IBGE de 575.480 habitantes (IBGE, 2014). As Figuras 10 e 11 trazem,
respectivamente, a localização das instituições de ensino superior estudadas em
Cuiabá nomeadas de Campus C e Campus D.
Figura 10 - Localização do Campus em Cuiabá – MT
Fonte: Google Earth (2015)
43
Figura 11 - Localização do Campus D em Cuiabá - MT
Fonte: Google Earth (2015)
Segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET, 2014) Cuiabá
apresenta temperatura média anual de 26°C com máxima registrada em 2010 de
42,3°C e mínima de 3,3 °C em 1975 e precipitação média anual de 1387,7mm.
3.1.3. Primavera do Leste
A cidade de Primavera do Leste está localizada a 244,4 km da capital Cuiabá,
de latitude 15°33’32’’ Sul e longitude 54°17’46’’ Oeste, e altitude de 636 metros.
Apresenta área territorial de 5.471,644 km², população estimada de 56.450 habitantes
segundo IBGE (2014). A Figura 12 traz a localização da instituição de ensino
superior estudada em Primavera do Leste, nomeada de Campus E.
Primavera do Leste apresenta temperatura média que v a 24°C com máxima
entre 2°C e 34°C e mínima entre 10°C e 19°C com precipitação média anual de 2000
mm, com intensidade máxima de dezembro a abril (SILVA, 2013).
44
Figura 12 - Localização do Campus E em Primavera do Leste – MT
Fonte: Google Earth (2015)
3.1.4. Sinop
O Município de Sinop situa-se a 472 km da capital, Cuiabá, localizado na
região norte do Mato Grosso, latitude 11º50’53’’ Sul, longitude 55º38’57’’ Oeste e
encontra-se a 384m de altitude acima do nível do mar. Apresenta extensão territorial
de 3942,231 km², população estimada de 126.817 habitantes segundo IBGE (2014).
Segundo o INMET (2014) Sinop apresenta precipitação média anual de 2.500
mm, com maior intensidade nos meses de janeiro, fevereiro e março. Sua
temperatura média anual é de 24ºC.
As Figuras 13 e 14 trazem, respectivamente, a localização das instituições de
ensino superior estudadas em Sinop, nomeadas de Campus F e Campus G.
45
Figura 13 - Localização do Campus F em Sinop – MT
Fonte: Google Earth (2015)
Figura 14 - Localização do Campus G em Sinop – MT
Fonte: Google Earth (2015)
46
4. MATERIAIS E MÉTODOS
Buscando-se atingir os objetivos do presente trabalho, determinação da
temperatura de neutralidade em salas de aula, de instituições de ensino superior,
artificialmente climatizadas para as zonas bioclimática do estado de Mato Grosso, a
pesquisa foi realizada em duas etapas principais: pesquisas de campo e obtenção dos
índices e tratamento estatístico dos dados.
Para o seu desenvolvimento foi utilizado o conceito Spot-Monitoring, que é
fruto de uma pesquisa de doutorado de Kuchen (2008), realizado na Alemanha. O
Spot-Monitoring apresenta por objetivo desenvolver uma sondagem pontual sobre as
condições térmicas em espaços reais, em conjunto com a percepção térmica que os
ocupantes têm destes espaços. O método consiste em esquemas de medições e
perguntas simultâneas aos usuários.
Os dados foram coletados no período chuvoso e no período de seca em cada
uma das cidades, tendo em vista que o estado de Mato Grosso é caracterizado por
apresentar essas duas estações bem definidas.
4.1. CARACTERIZAÇÃO DOS AMBIENTES DE PESQUISA
A pesquisa foi realizada em quatro cidades, Cáceres, Cuiabá, Primavera do
Leste e Sinop, e em sete instituições de ensino diferentes sendo quatro instituições
publicas e três privadas. A escolha dos ambientes da pesquisa deu-se em função dos
acordos de cooperação concedidos.
Tendo em vista que a maior parte das edificações de ensino no estado de
Mato Grosso possuem sistemas de climatização artificiais, optou-se por avaliar
apenas edificações com esse tipo de estratégia de climatização, portanto as sete
instituições apresentavam ar condicionado em todas as salas de aula avaliadas.
Para o desenvolvimento da pesquisa tornou-se necessário a classificação dos
ambientes estudados, salas de aula, caracterizando-os em homogêneo ou
heterogêneo.
Segundo a ISO 7726 (ISO, 1998) é considerado homogêneo do ponto de vista
bioclimático o ambiente que em um dado momento a temperatura do ar, a radiação, a
47
velocidade do ar e umidade possam ser consideradas uniformes no espaço ao redor
do ocupante.
O ambiente deve ser classificado ainda como estacionário ou não com relação
ao ocupante, e de acordo com a ISO 7726 (ISO, 1998), é considerado como
estacionário quando as variáveis físicas usadas para descrever o nível de exposição
ao calor para a pessoa seja praticamente independente do tempo.
Através da avaliação preliminar das salas de aula, estas foram classificadas
como: homogêneas e estacionárias, permitindo a aplicação dessa metodologia de
avaliação de conforto térmico.
Todas as salas de aula avaliadas apresentavam equipamento de ar
condicionado do tipo split, caracterizados por serem divididos em dois módulos, e
em boas condições de uso. O posicionamento dos equipamentos era alternado nas
salas de aulas, não havendo, portanto, um padrão de influência das correntes de ar
provocadas por ele, garantindo certa aleatoriedade.
Por questões éticas e do acordo firmado entre as instituições, as informações
tais quais respectivos nomes, pessoas responsáveis e imagens não foram divulgadas,
ficando a aluna do mestrado responsável pela garantia da veracidade dos dados e de
manter as informações confidenciais em local seguro. Diante disso as edificações
foram identificadas por letras (A, B, C, D, E, F e G), conforme verificado
anteriormente na caracterização da área de estudo.
4.3. INSTRUMENTAÇÃO
Para a coleta das variáveis climáticas ambientais, temperatura do ar,
temperatura radiante média, umidade relativa e velocidade do ar, foi utilizado um
conjunto de sensores, que conectados a um datalogger, armazenavam as leituras
realizadas para posterior transferência para o computador. A Figura 15 mostra o
equipamento montado com as sondas utilizadas, além de outras sondas que também
poderiam ser conectadas ao datalogger, mas que não foram utilizadas nesta pesquisa.
48
Figura 15 - Datalogger HD 32.1 com sensores instalados.
Fonte: Manual HD 32.1.
4.3.1. Datalogger HD 32.1
O armazenamento dos dados coletados foi realizado através do datalloger HD
32.1, o instrumento tem oito entradas para sondas modulo SICRAM, e os ajustes de
calibração são memorizados internamente.
O HD 32.1 possui capacidade de armazenamento de 64 blocos com 67600
registros para oito entradas, sendo que o intervalo de armazenamento pode ser
configurado podendo ser de 15s, 30s, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 30 minutos e 1 hora. A
Figura 16 mostra o datalloger utilizado, e em seguida observa-se sua descrição.
49
Figura 16 - Datalloger HD32.1
Fonte: A autora (2015)
4.3.2. Sensor para medição de temperatura e umidade relativa do ar
Para avaliação da temperatura e umidade relativa do ar utilizou-se uma sonda
combinada, a qual pode ser verificada na Figura 17 e suas especificações técnicas na
Tabela 9.
Tabela 9 - Especificações técnicas temperatura e umidade relativa do ar
Tipo de Sensor Pt100 película fina para temperatura e sensor de
capacidade para umidade relativa.
Incerteza de Medição:
Temperatura
Umidade relativa
1/3 DIN
+/- 2,5%
Range de medição:
Temperatura
Umidade relativa
-10°C ÷ 80°C
5%RH ÷ 98%RH
Conexão 7 fios mais modulo SICRAM
Conector 8-polos fêmea DIN45326
Comprimento do cabo 2 metros
Fonte: A autora (2015)
50
Figura 17 - Sonda combinada: temperatura e umidade relativa do ar
Fonte: Manual do HD32.1
4.3.3. Termômetro de globo negro
Para a determinação da temperatura radiante média utiliza-se a temperatura
do termômetro de globo negro, que pode ser verificado na Figura 18, sendo que suas
especificações técnicas são apresentadas na Tabela 10.
Tabela 10 - Especificações técnicas do termômetro de globo negro
Tipo de Sensor Pt100 sonda de termômetro globo D=150 mm de acordo
com ISO 7243 - ISO 7726
Incerteza de Medição:
Temperatura
Classe 1/3 DIN
Range de medição:
Temperatura
-10 ÷ 100 °C
Conexão 4 fios mais modulo SICRAM
Conector 8-polos fêmea DIN45326
Comprimento do cabo 2 metros
Fonte: A autora (2015)
51
Figura 18 - Termômetro de Globo Negro
Fonte: Manual do HD32.1
4.3.4. Anemômetro omnidirecional de fio quente
A velocidade do ar foi determinada utilizando-se um anemômetro de fio
quente, que pode ser observado na Figura 19, sendo que suas especificações técnicas
constam na Tabela 11 que segue.
Tabela 11 - Especificações técnicas do anemômetro de fio quente
Tipo de Sensor Sonda omnidirecional de fio quente, NTC 10 Kohm
Incerteza de Medição:
+/- 0,02 m/s (0,05÷1 m/s)
+/-0,1 m/s (1÷5 m/s)
Range de medição:
0,05÷5 m/s
0 °C ÷ 80 °C
Conexão 7 fios mais modulo SICRAM
Conector 8-polos fêmea DIN45326
Comprimento do cabo 2 metros
Fonte: A autora (2015)
52
Figura 19 - Anemômetro omnidirecional de fio quente
Fonte: Manual do HD32.1
4.4. QUESTIONÁRIOS APLICADOS
Para a realização da coleta dos dados subjetivos, opinião dos ocupantes sobre
o ambiente térmico, foi utilizado um questionário semelhante ao utilizado em outras
pesquisas de avaliação de conforto térmico (KUCHEN et al., 2011). Estes são
específicos para essa metodologia e foram desenvolvidos em associação com o
instituto de psicologia da Otto-von-Guericke-Universität de Magdeburg na
Alemanha e adaptado para o desenvolvimento desta pesquisa. O modelo com o
conjunto de questões utilizadas encontra-se no Anexo A.
As questões relativas à idade, sexo e peso, apresentadas no Quadro 1, dizem
respeito à caracterização das amostras pesquisadas, e influem na verificação da
representatividade da amostra, com relação ao universo populacional que se está
estudando.
53
Quadro 1 - Questões para caracterização da amostra
Fonte: A autora (2015)
A questão referente ao tempo de permanência na sala de aula, Quadro 2, tem
o objetivo de avaliar possíveis discrepâncias entre as respostas dos ocupantes em
função da adaptação ao clima do ambiente ao relacioná-la ao tempo que o ocupante
permanece nesse mesmo ambiente, sob as mesmas condições climáticas, tendo em
vista que quanto mais tempo o ocupante permanecer no mesmo ambiente mais
adaptado ele estará àquelas condições climáticas.
Quadro 2 - Questão para identificação do tempo de permanência na sala de aula
Fonte: A autora (2015).
Durante a aplicação dos questionários foi explicado aos estudantes que o
tempo de permanência se referia ao tempo total que eles permaneciam dentro da sala
de aula, sendo assim contabilizadas as permanências em outros períodos do dia, além
do horário em que estava sendo realizada a medição.
As sensações e preferências térmicas, verificadas nas questões 1 e 2, Quadro
3, itens principais da coleta de dados subjetivos, exprimem as sensações das pessoas
com o ambiente térmico nos momentos das medições.
Quadro 3 - Questões sobre sensação e preferência térmica
Fonte: A autora (2015).
As respostas a ambas as questões, ou seja, o respectivo preenchimento das
escalas de sensações e de preferências permite através do cruzamento de seus dados,
54
o conhecimento mais profundo sobre o grau de desconforto a que está sujeito o
aluno. Ressaltou-se que essas sensações e preferências não eram referentes ao que os
estudantes achavam do local normalmente, porém, como o estavam sentindo naquele
momento especificamente.
A questão referente à ingestão recente de líquidos ou alimentos permite
avaliar possíveis influências nas taxas metabólicas, assim como a questão seguinte
que trata da realização de atividades diferentes das esperadas em sala de aula,
instantes antes da realização da medição, ambas podem ser verificadas no Quadro 4.
Quadro 4 - Questões referentes à ingestão de líquidos e alimentos, e realização de
atividades Fonte: A autora (2015).
Ambas as questões foram necessárias visto que no ambiente universitário o
controle sobre a presença dos alunos nas aulas é diferenciado e, portanto não havia
garantia de que todos os alunos apresentassem no momento da medição a mesma
taxa metabólica o que poderia vir a influenciar nas suas percepções com relação ao
ambiente térmico.
O conhecimento sobre o vestuário utilizado pelo aluno é preponderante para a
estimativa da resistência térmica que está se oferecendo às trocas de calor entre o
corpo e o ambiente. E ainda para a verificação de como se comportam os alunos com
relação às características das roupas utilizadas nas diferentes zonas bioclimáticas
estudas. Para isso utilizou-se a questão 5 que pode ser observada no Quadro 5.
A conscientização das pessoas que responderam os questionários, sobre a
importância dos dados subjetivos coletados, faz parte integrante da operacionalização
e sucesso de qualquer pesquisa de campo.
55
Quadro 5 - Questões para levantamento do vestuário utilizado pelo estudante
Fonte: A autora (2015).
No presente estudo, por se buscar a verificação de parâmetros em situação
real, essa importância é ainda mais clara, sendo que ela foi, juntamente com os
objetivos da pesquisa, explanada aos alunos em horário anterior ao início de cada
medição.
A explicação aos alunos abrangeu todos os tópicos constantes no
questionário, o tempo utilizado para explicação foi em torno de 5 minutos, podendo
ser superior nos casos em que os alunos apresentaram alguma dúvida. Durante a
explicação dos questionários o equipamento previamente posicionado, permaneceu
em aclimatação, para posterior início das medições.
4.5. COLETAS DE DADOS
Após a montagem do equipamento, o mesmo foi posicionado na primeira sala
de aula avaliada e permaneceu em aclimatação por um período de 15 minutos, tendo
em vista as diferentes condições climáticas entre o exterior e interior das salas de
aula. Nas demais salas de aula avaliadas em sequência, o equipamento ficou
posicionado para aclimatação durante os 5 minutos utilizados para a explicação do
questionário.
Tendo em vista que as salas de aula avaliadas eram próximas, e que as
condições climáticas entre elas eram semelhantes, reduziu-se o tempo de
aclimatação. Após o respectivo preparo e aclimatação dos equipamentos
56
necessários, bem como das explicações e explanações necessárias ao preenchimento
do questionário, os dados foram coletados.
A partir da análise de classificação dos ambientes, as medições das variáveis
ambientais seguiram as recomendações da norma ISO 7726 (ISO, 1996), referente ao
posicionamento dos sensores para medição, os quais para ambientes homogêneos e
estacionários são: para análises de conforto térmico a medição deve ser feita ao nível
do abdômen da pessoa, não sendo necessárias medições ao nível da cabeça e
tornozelos, sendo que se a pessoa se encontrar sentada, como foi o caso, os sensores
devem estar a 0,60 m de altura com relação ao solo.
O equipamento foi posicionado no centro da sala, ou o mais próximo possível
dele, com o objetivo de não interferir no posicionamento preliminar dos alunos. A
representação do posicionamento do equipamento nas salas de aula pode ser
verificada na Figura 20.
Figura 20 - Posicionamento do HD 32.1 no centro da sala de aula em Sinop – MT
Fonte: A autora (2015)
57
A coleta dos dados ambientais teve a duração de 5 minutos, em cada medição,
sendo que o registro dos dados foi efetuado a cada 30 segundos e depois integrado
para os 5 minutos da medição para determinar os valores médios.
Os dados pessoais, ou seja, as variáveis pessoais e parâmetros subjetivos
foram coletados através dos questionários já apresentados anteriormente. Essa coleta
das variáveis e parâmetros foi efetuada durante os 5 minutos de cada medição.
A taxa metabólica assumida única e constante durante as pesquisas foi igual a
70 W/m², conforme sugerido por outras pesquisas dessa linha (XAVIER, 1999).
É importante destacar que as medições tanto matutinas quanto vespertinas e
noturnas tiveram início sempre respeitando o tempo de 30 minutos de aclimatação
dos alunos, ou seja, as medições só eram iniciadas após a verificação de que os
alunos estavam em aula por no mínimo 30 minutos.
A coleta aconteceu nos períodos matutino, vespertino e noturno, em todas as
zonas bioclimáticas estudadas, durante as estações chuvosa (fevereiro e março) e
seca (junho, setembro e outubro). A Tabela 12 mostra as cidades, estação, data,
número de medições e questionários aplicados.
Tabela 12 - Resumo da coleta de dados na estação de chuva
Cidade N° de
Medições
N° de
Questionários Data Estação
Cáceres 09 147 25/02/15 Chuva
Cáceres 08 117 29/09/14 Seca
Cuiabá 08 110 24/02/15 Chuva
Cuiabá 08 126 01/10/14 e
02/10/14 Seca
Primavera do
Leste 08 100 23/02/15 Chuva
Primavera do
Leste 07 142
30/09/14 e
01/10/14 Seca
Sinop 08 235 09/03/15 e
11/03/15 Chuva
Sinop 08 174 10/06/15 Seca
Total 33 592 - Chuva
Total 31 559 - Seca
TOTAL 64 1151 - -
Fonte: A autora (2015)
Ressalta-se que o número de medições em cada cidade foi diferente em
função da disponibilidade de salas de aula para a realização da pesquisa.
58
4.6. TRATAMENTO DOS DADOS
Para o desenvolvimento dessa pesquisa, ao contrário do ocorrido nos estudos
de Fanger (1970), em câmaras climatizadas, os alunos não sofreram nenhum tipo de
pré-seleção a respeito das suas condições de saúde, vestimenta ou atividades
anteriores à medição.
Dessa maneira fica claro que se algum aluno não se encontrava em perfeitas
condições, estando com gripe, resfriado, febre, ou qualquer outro estado patológico,
ou ainda com a taxa metabólica alterada em virtude da ingestão de líquidos ou
alimentos e da realização de outra atividade anteriormente à pesquisa, suas sensações
e preferências térmicas estariam alteradas.
Para evitar outliers, as variáveis pessoais, como vestimenta utilizada,
sensações térmicas e preferências térmicas sofreram estudos estatísticos de descarte
de espúrios utilizando diagramas em caixa, essa metodologia se mostrou bastante
eficiente na identificação dos valores espúrios.
Após o tratamento preliminar dos dados, realizou-se o alinhamento dos
mesmos. Tendo em vista que para um mesmo ambiente foram coletados diversos
questionários, calcularam-se as médias das respostas obtidas pelos ocupantes
referentes à mesma condição climática, para posterior correlação dos dados.
4.7. DETERMINAÇÃO DA TEMPERATURA DE NEUTRALIDADE
Pelos votos de sensação e preferência térmica dos ocupantes, manifestados no
questionário, no momento da medição, foi possível determinar a temperatura de
neutralidade ao comparar os votos do questionário com as variáveis climáticas
registradas.
Para isso análises de regressão linear simples de mínimos quadrados foram
aplicadas visando principalmente o estabelecimento das relações de dependência
entre as variáveis, bem como a determinação da expressão para a determinação da
temperatura de neutralidade para salas de aula do ensino superior em edifícios
condicionados artificialmente nas zonas bioclimática do estado de Mato Grosso.
59
4.7.1. Temperatura Operativa
Para a determinação da temperatura de neutralidade, é importante o
conhecimento da temperatura operativa. Por comprometer fortemente a percepção do
usuário a respeito do ambiente térmico em que se encontra, esse parâmetro é
empregado na avaliação do conforto térmico de espaços interiores. A temperatura
operativa foi determinada conforme o método proposto pela ASHRAE (2005)
comentada por Lamberts (2013).
Este cálculo combina a temperatura do ar e a temperatura radiante média, que
pode ser determinada pelas equações 3 e 4, respectivamente, sob certas condições de
velocidade do ar, que podem ser verificadas na tabela 10, conforme a Equação 15:
Equação 15
Sendo:
: temperatura operativa;
: constante estimada em função da velocidade do ar;
: temperatura do ar;
: temperatura média radiante.
Sendo que o valor de A (constante utilizada na Equação 15) foi determinado em
função da velocidade do ar, conforme Tabela 13 para cada medição realizada.
Tabela 13 - Determinação de A em função da velocidade do ar
A Velocidade do ar (va)
0,5 <0,2 m/s
0,6 0,2 até 0,6 m/s
0,7 0,6 até 1,0 m/s
Fonte: Adaptado de Lamberts; Xavier; Vecchi (2013)
4.7.2. Votos de Sensação Térmica e Preferência Térmica
Neste trabalho de campo foram consultados 1151 alunos (votos) nos períodos
de chuva e seca, sobre a sensação térmica, com um total de 64 medições nas quatro
zonas bioclimáticas do estado de Mato Grosso. A observação da variação das
temperaturas operativas de medição e o voto de conforto dos usuários constitui-se
um indicativo para a avaliação do conforto térmico em espaços reais.
60
A opinião subjetiva dos usuários permite encontrar intervalos em que a
temperatura operativa pode-se perceber como confortável (sensação térmica neutra),
elevada (sensação de calor) ou baixa (sensação de frio).
A informação do voto de preferência térmica é complementar à que se obtém
do voto de conforto térmico, já que permite fixar os intervalos da aceitação térmica
de forma claramente definida (DE DEAR; BRAGER, 2001).
61
5. APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
Das 64 medições das variáveis ambientais nas salas de aula das quatro zonas
bioclimáticas, nos períodos de chuva e seca, obtiveram-se 1151 questionários
válidos, valor este que se aproxima consideravelmente de outras pesquisas realizadas
nessas linhas como Fanger (1970) com 1300 questionários, Xavier (1999) com 1415,
Kuchen (2008) com 1100 questionários.
Dentre os 1151 questionários respondidos 55,24% foram respondidos por
mulheres e 44,76% por homens, 4,88% informaram estar abaixo do peso, 76,01%
disseram estar com o peso normal e 19,11% afirmaram estar acima do peso. Dos
estudantes 78,50% tinham entre 18 e 28 anos, 16,03% entre 29 e 38 anos e 5,48
acima de 38 anos.
A Tabela 14 traz a caracterização da amostra, mostrando a porcentagem de
homens e mulheres, da condição de peso e idade, para cada zona bioclimática
estudada nas diferentes estações, chuva e seca.
Tabela 14 - Caracterização da amostra estudas para as quatro zonas bioclimáticas
Zona Estação Mulher
(%)
Homem
(%)
Abaixo
do Peso
(%)
Peso
Normal
(%)
Acima do
Peso
(%)
18 à 28
anos
(%)
29 à 38
anos
(%)
> 38
anos
(%)
08 Chuva 59,56 40,44 3,65 69,34 27,01 77,37 21,90 0,73
08 Seca 82,32 17,68 1,82 75,15 23,03 75,61 17,68 6,71
07 Chuva 81,51 18,49 4,27 70,94 24,79 54,62 31,93 13,45
07 Seca 50,00 50,00 8,06 73,39 18,55 84,68 12,90 2,42
06 Chuva 71,84 28,16 2,91 76,70 20,39 74,76 18,45 6,80
06 Seca 46,43 53,57 5,71 76,43 17,86 67,14 23,57 9,29
05 Chuva 32,81 67,19 5,42 78,75 15,83 88,54 7,91 3,56
05 Seca 42,62 57,38 6,56 82,51 10,93 90,16 6,01 3,83
Fonte: A autora (2015)
A Tabela 15 traz as médias, por medição, verificadas em cada zona
bioclimática das principais variáveis: vestimenta, temperatura média radiante, PMV e
PPD, temperatura operativa, sensações e preferências térmicas reais, bem como a
porcentagem de insatisfeitos reais, tanto para frio quanto para calor, para a estação
chuvosa.
62
Tabela 15 - Apresentação das principais variáveis, por zona bioclimática, para o
período da chuva
Zonas
Roupa
(clo)
Tmr
(⁰C)
PMV PPD
(%)
Top
(⁰C)
S P I
(%)
IF
(%)
IC
(%)
08 0,38 26,39 0,24 6,16 26,51 -0,47 -0,24 29,41 26,47 2,94
0,46 26,05 0,22 5,96 25,67 -0,67 0,17 33,33 33,33 0,00
0,44 27,58 1,08 29,71 27,72 0,80 -0,40 30,00 0,00 30,00
0,38 27,03 0,67 14,49 26,83 -0,29 0,00 20,59 17,65 2,94
0,42 25,96 0,04 5,04 25,34 -0,56 -0,06 37,50 32,81 4,69
0,39 27,19 0,64 13,53 27,27 0,22 -0,30 11,11 0,00 11,11
0,38 27,49 0,16 5,55 26,75 -0,46 -0,15 30,77 26,92 3,85
0,45 27,74 1,10 30,32 27,90 0,33 -0,33 16,67 0,00 16,67
0,41 25,77 -0,15 5,47 25,68 0,22 -0,50 19,44 5,56 13,89
07 0,48 25,37 -0,28 6,65 24,75 -1,09 0,27 50,00 50,00 0,00
0,47 25,66 -0,05 5,06 25,27 -0,36 -0,18 28,57 23,21 5,36
0,53
0,53
25,32 -0,04 5,03 24,61 -0,15 -0,15 7,69 7,69 0,00
24,39 -0,22 5,99 23,96 -0,50 0,06 25,00 25,00 0,00
0,53 25,65 0,29 6,72 25,51 -0,18 -0,18 9,09 9,09 0,00
0,47 26,12 0,30 6,82 25,66 -0,58 0,08 29,17 29,17 0,00
0,45 26,86 0,65 13,74 26,95 0,63 0,00 31,25 0,00 31,25
0,42 25,12 -0,59 12,26 24,47 -1,00 0,10 55,00 55,00 0,00
06 0,46 25,34 -0,17 5,60 24,63 -0,38 0,13 18,75 18,75 0,00
0,48 24,74 0,13 5,36 24,58 -0,15 -0,31 19,23 15,38 3,85
0,44 28,49 0,72 15,83 27,32 0,11 -0,67 16,67 5,56 11,11
0,51 29,22 1,39 45,04 28,91 1,33 -0,67 66,67 0,00 66,67
0,49 30,66 1,67 60,00 29,90 1,25 -0,75 62,50 0,00 62,50
0,46 24,72 -0,18 5,66 24,29 -0,19 0,06 9,38 9,38 0,00
0,47 25,77 0,51 10,43 25,88 0,44 -0,44 28,13 3,13 25,00
0,47 24,51 -0,28 6,61 24,10 -0,75 0,00 37,50 37,50 0,00
05 0,49 26,65 0,61 12,88 26,52 0,18 -0,21 26,79 8,93 17,86
0,50 26,18 0,29 6,74 25,57 -0,08 -0,15 11,54 7,69 3,85
0,46 27,47 0,42 8,73 26,38 0,02 -0,31 32,22 15,56 16,67
0,45 27,53 0,27 6,56 26,64 0,19 -0,44 28,13 9,38 18,75
0,48 26,19 0,28 6,67 25,81 -0,06 -0,34 21,88 12,50 9,38
0,45 25,51 -0,28 6,64 24,72 -0,37 -0,03 27,14 22,86 4,29
0,44 26,31 0,42 8,70 26,13 0,07 -0,48 27,59 12,07 15,52
0,44 25,88 0,33 7,24 25,80 -0,19 -0,29 23,81 16,67 7,14
Fonte: A autora (2015)
Da mesma forma a Tabela 16 traz os valores médios por medição das
principais variáveis das quatro zonas bioclimáticas avaliadas para o período de seca.
63
Tabela 16 - Apresentação das principais variáveis, por zona bioclimática, para o
período da seca
Zonas Roupa
(clo)
Tmr
(⁰C)
PMV PPD
(%)
Top
(⁰C)
S P I
(%)
IF
(%)
IC
(%)
08 0,43 28,00 0,72 15,87 27,63 0,15 -0,26 25,93 9,26 16,67
0,45 27,69 0,86 20,55 27,56 0,56 -0,48 28,00 2,00 26,00
0,28 29,62 -1,18 34,10 27,00 0,00 -0,40 20,00 10,00 10,00
0,45 26,09 0,10 5,22 25,83 0,28 -0,67 30,56 8,33 22,22
0,48 29,20 1,18 34,25 28,71 1,33 -1,00 66,67 0,00 66,67
0,32 30,05 1,05 28,14 29,94 1,42 -0,58 58,33 0,00 58,33
0,45 29,52 0,47 9,54 27,68 0,00 0,00 15,26 9,38 5,88
0,30 28,81 -0,20 5,79 28,00 0,73 -0,36 63,64 13,64 50,00
07 0,40 27,13 -0,55 11,28 25,45 -1,11 0,05 55,26 55,26 0,00
0,45 26,24 0,53 10,96 26,82 0,04 -0,46 27,08 12,50 14,58
0,42 26,41 0,33 7,27 26,44 0,00 -0,52 28,57 14,29 14,29
0,45 29,00 0,26 6,38 26,80 -0,50 -0,43 32,14 28,57 3,57
0,45 27,75 0,50 10,14 27,31 0,00 -0,25 25,00 12,50 12,50
0,43 28,57 1,11 30,81 28,26 0,00 -0,07 20,00 10,00 10,00
0,49 28,56 0,82 19,16 27,62 0,00 -0,21 21,43 10,71 10,71
0,44 26,12 0,38 8,08 25,94 -0,57 0,00 28,57 28,57 0,00
06 0,46 31,16 0,91 22,41 28,94 -0,38 -0,13 31,25 25,00 6,25
0,46 31,88 1,79 66,35 30,84 0,44 -0,44 28,13 3,13 25,00
0,49 24,65 0,14 5,39 24,88 0,00 -0,38 7,69 3,85 3,85
0,48 25,04 0,11 5,24 24,82 -0,39 -0,16 35,53 26,32 9,21
0,48 24,89 -0,49 10,04 24,08 -0,50 -0,20 29,35 26,09 3,26
0,47 29,22 1,34 42,12 28,68 -0,07 -0,29 17,86 10,71 7,14
0,52 30,12 1,33 41,63 28,98 0,00 -0,33 0,00 0,00 0,00
05 0,43 24,81 -0,69 15,12 23,99 -0,18 -0,36 45,45 27,27 18,18
0,53 24,58 -0,07 5,10 24,04 -0,23 0,00 30,77 19,23 11,54
0,47 22,28 -1,26 38,39 21,66 -0,92 0,08 45,83 45,83 0,00
0,41 29,22 1,32 41,50 29,05 0,94 -0,82 50,00 1,47 48,53
0,42 28,50 1,10 30,38 28,31 1,00 -0,73 48,33 1,67 46,67
0,49 24,15 -0,43 8,92 23,58 -0,65 0,15 30,00 30,00 0,00
0,47 25,48 -0,01 5,00 24,98 -0,59 -0,06 30,88 29,41 1,47
0,49 23,27 -1,03 27,31 22,52 -0,80 0,15 37,50 37,50 0,00
Fonte: A autora (2015)
A nomenclatura utilizada nas tabelas acima possui a seguinte representação:
Zona: zona bioclimática onde foi realizada a pesquisa (zona 08 – Cáceres, zona 07 –
Cuiabá, zona 06 – Primavera do Leste e zona 05 – Sinop);
Roupa: isolamento térmico médio das vestimentas utilizadas pelos alunos durante a
medição, em clo;
64
Tmr: temperatura média radiante, calculada através das equações 3 ou 4, em °C;
PMV: voto médio predito, calculado através da equação 12 proposta por Fanger
(1970), adimensional;
PPD: porcentagem de pessoas insatisfeitas, calculada através da equação 13 proposta
por Fanger (1970);
Top: temperatura operativa média, obtida através equação 14, expressa em °C;
S: voto médio de sensação térmica, emitido pelos ocupantes durante as medições
através do questionário que pode ser verificado nos anexos, adimensional;
P: voto médio de preferência térmica, emitido pelos ocupantes durante as medições
através do questionário que pode ser verificado nos anexos, adimensional;
I: porcentagem de insatisfeitos verificados na medição, como sendo todos aqueles
que votaram -3, -2, +2 e +3, mais 50% dos que votaram +1 e -1;
IF: porcentagem de insatisfeitos por frio, verificados na medição, como sendo todos
aqueles que votaram -3, -2 e mais 50% dos que votaram -1;
IC: porcentagem de insatisfeitos por calor, verificados na medição, como sendo todos
aqueles que votaram +3, +2 e mais 50% dos que votaram +1.
Com base nos dados coletados através do questionário foi possível determinar
as sensações reais bem como a porcentagem de pessoas insatisfeitas termicamente
nos ambientes avaliados para os períodos de chuva e seca, como pôde ser observado
nas tabelas anteriores.
Com isso é possível realizar uma breve comparação, através de um gráfico de
linhas, entre os valores encontrados para PMV através do método proposto por
Fanger (1970) e os valores de sensação térmica real, manifestados pelos usuários
através da escala de sete pontos no questionário aplicado.
Na Figura 21 é possível verificar essa comparação e observar que algumas
vezes as linhas dos dois modelos acabam se cobrindo, com variações homogêneas
durante todas as medições. O que nos leva a concluir que o modelo PMV proposto
por Fanger (1970) pode ser aplicado de uma forma geral, havendo, entretanto, alguns
desvios que podem ter ocorrido devido às características individuais de cada
ocupante, como hábitos, cultura e principalmente em função da habilidade de
adaptação.
65
Figura 21 - Comparação entre os valores calculados do PMV e a sensação térmica
real emitida no questionário Fonte: A autora (2015)
Da mesma forma a Figura 22 traz a comparação entre os valores calculados
de PPD, através da equação proposta por Fanger (1970), e os valores de insatisfeitos
reais calculados através dos votos de sensação térmica emitidos pelos ocupantes.
Figura 22 - Comparação entre os valores calculados de PPD e a porcentagem de
insatisfeitos reais obtida através do questionário Fonte: A autora (2015)
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
Voto
méd
io d
e se
nsa
ção t
érm
ica
Salas de aula avaliadas - n° de medições
PMV
S
0
10
20
30
40
50
60
70
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64
Porc
enta
gem
de
pes
soas
Insa
tisf
eita
s
Sala de aulas avaliadas - nº de medições
PPD
I
66
Através do gráfico de linhas entre o valor de PPD e o valor de insatisfeitos
reais (I) é possível verificar que a linha dos insatisfeitos reais apresenta-se na maior
parte da comparação, acima da linha que representa o PPD, mostrando, dessa forma,
que a porcentagem de insatisfeitos reais é superior a porcentagem de insatisfeitos
calculada através da equação da PPD.
A Figura 23 traz a correlação entre as sensações de conforto reais e a
porcentagem de insatisfeitos reais. Ambas as curvas, Figura 23 e 24, foram
calculadas para a amostra total, 64 medições no estado de Mato Grosso, essa
comparação não se deu em função de cada zona separadamente, tendo em vista que o
objetivo da mesma é apenas verificar a correlação entre as variáveis reais e as
preconizadas pelo modelo de Fanger (1970).
Figura 23 - Correlação entre sensação real e porcentagem de insatisfeitos real
Fonte: A autora (2015)
A correlação entre o voto de sensação térmica real e a porcentagem de
insatisfeitos reais não é tão estreita e acentuada quanto à apregoada pelo modelo de
Fanger (1970), para este estudo de campo encontrou-se R²=0,706. Verifica-se ainda
uma maior dispersão, no percentual de insatisfeitos reais para as sensações próximas
à zero, situação em que o ocupante encontra-se confortável, essa variação pode ser
justificada em função da grande diversidade fisiológica dos ocupantes entrevistados,
principalmente no que diz respeito ao gênero, peso e idade que podem afetar de
forma significativa a percepção térmica de conforto quando esta está mais próxima.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
-3 -2 -1 0 1 2 3
Porc
enta
gem
de
Insa
tisf
eito
s R
eais
Voto de Sensação Térmica
67
A Equação 16 representa a curva apresentada na Figura 23 e pode ser
verificada a seguir.
Equação 16
Outro aspecto que pode justificar a maior variação quando o ambiente
térmico se aproxima de uma situação de conforto é o tipo de climatização, visto que,
segundo Kuchen (2011), pessoas que permanecem por longos períodos em espaços
com climatização artificial experimentam mínimas variações térmicas, e, por isso são
mais sensíveis a mudanças de temperatura. O que nos permite concluir que esses
usuários são muito mais exigentes na determinação de uma situação de conforto, e
por isso da dispersão verificada próximo a zero, situação de conforto.
A sensação térmica também pode ser relacionada à carga térmica que atua
sobre o corpo, Equação 13. Fanger (1970) quando realizou as pesquisas nas câmaras
climáticas, anteriormente mencionadas, verificou uma correlação da ordem de 99,9%
entre a carga térmica atuante sobre o corpo e o PMV determinado analiticamente.
Entretanto ao relacionar o PMV calculado aos votos de sensação térmica reais
verificou-se, conforme Figura 24, que apenas 47,92% das variações das sensações
reais são explicadas pelo modelo do PMV, R²=0,4792, enquanto 52,08% dessas
variações não são explicadas por tal modelo.
Figura 24 - Correlação entre PMV e sensações reais obtidas através dos
questionários Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
-3 -2 -1 0 1 2 3
PM
V
Sensações Reais
68
A equação que representa a regressão da Figura 24 pode ser verificada a
seguir.
Equação 17
Destaca-se que para a determinação da carga térmica e do PMV são
consideradas quatro variáveis ambientais e duas variáveis pessoais, sendo que as
variáveis pessoais, taxa metabólica e isolamento térmico da vestimenta, foram
determinadas através dos estudos realizados em câmaras climatizadas controladas.
XAVIER (1999) aponta que, para pesquisadores como Rohles (1980),
Humphreys (1992) e Ong (1995), a análise dessas variáveis deve ser realizada
cautelosamente visto que seus valores tabelados são questionáveis, já que
determinados em condições controladas. Portanto, é esperado que ao calcularmos o
PMV este não refletisse às condições reais de sensação térmica dos ocupantes.
Tendo em vista que o PMV não representa grande parte das sensações reais, e
que, como mencionado anteriormente, a taxa metabólica e o isolamento térmico da
vestimenta devem ser cuidadosamente analisados, já que influenciam diretamente o
PMV, tornou-se necessário a análise dessas variáveis de forma mais aprofundada.
A taxa metabólica influencia diretamente a carga térmica atuante sobre o
corpo, entretanto, para a pesquisa realizada, os ocupantes estavam desenvolvendo a
mesma atividade em todas as medições, e, portanto a taxa metabólica foi considerada
constante, minimizando dessa forma sua influência sobre as variações encontradas
entre as sensações reais e o PMV.
Entretanto, o isolamento térmico das roupas não pôde ser considerado
constante, visto que cada ocupante vestia suas próprias roupas e não houve
interferência nenhuma da pesquisa sobre os ocupantes. Nas pesquisas realizadas por
Fanger nas câmaras climatizadas, os ocupantes utilizavam vestimentas padrões e
eram sujeitos a trocas de vestimenta para verificação da relação entre o isolamento
térmico da roupa e carga térmica atuante sobre o corpo, já que quando maior
isolamento menor a troca de calor com o meio principalmente por convecção, e
sendo assim o isolamento térmico possuía uma relação muito estreita com a sensação
de conforto dos ocupantes.
Em pesquisas de campo essa relação fica prejudicada, primeiro por que os
ocupantes não utilizam vestimentas padrões, e numa segunda análise percebe-se que
69
os ocupantes não trocam de roupa aleatoriamente durante a realização de uma mesma
atividade, a não ser que haja a variação de alguma variável ambiental externa que
altere a sensação térmica dos mesmos.
A Figura 25 apresenta a relação encontrada entre o isolamento térmico das
vestimentas e a temperatura operativa no momento da pesquisa, para os períodos de
chuva e seca nas quatro zonas bioclimáticas estudadas.
Figura 25 - Correlação entre temperatura operativa e isolamento térmico das roupas
Fonte: A autora (2015)
A equação que representa a regressão da Figura 25 é apresentada a seguir.
Equação 18
O coeficiente de determinação encontrado para essa regressão foi da ordem
de 9,27%, R²=0,0927. Essa baixa correlação entre as variáveis pode ser explicada em
função da grande amplitude térmica sofrida pelos ocupantes, visto que o estado de
Mato Grosso apresenta temperaturas elevadas durante todo o ano.
E em contrapartida os ocupantes dos ambientes estudados experimentam
também temperaturas bem mais amenas nas salas de aula já que estas possuem
sistema de climatização artificial, o que pode justificar a correlação encontrada.
Para a avaliação do conforto térmico e determinação da temperatura de
neutralidade, comparou-se através de uma análise de regressão de mínimos
21,00
23,00
25,00
27,00
29,00
31,00
0,20 0,30 0,40 0,50 0,60
Tem
per
atu
ra o
per
ati
va
Isolamento térmico das roupas (clo)
70
quadrados os resultados das medições com os resultados dos questionários. A fim de
definir uma função objetiva e descrever o comportamento e a correlação de variáveis.
Tendo em vista que a pesquisa foi realizada em quatro zonas bioclimáticas
diferentes do estado, determinou-se uma equação para cada zona nas estações de
chuva e seca.
A Figura 26 traz a regressão linear entre o voto de sensação térmica e a
temperatura operativa para a zona 8, avaliação realizada na cidade de Cáceres, no
período de chuva. Foram avaliadas 9 salas de aula com 147 questionários válidos.
Figura 26 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 08 na estação de chuva Fonte: A autora (2015)
A Equação 19 representa a regressão para a zona 8, observa-se que a
inclinação da reta dada pela constante “b” e sua interseção com os valores de +1 e -1
sobre a escala de 7 pontos no eixo y permite encontrar um intervalo de temperatura
operativa limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse
intervalo inicia-se em 24,22°C e termina em 29,56°C, e evidenciam a aceitabilidade
de variação térmica dos ocupantes.
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
71
Equação 19
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 26,89°C sendo essa, portanto a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 8.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de
determinação da ordem de 46,48%, R²=0,4648. A análise de variância da regressão
pode ser verificada na Tabela 17.
Tabela 17 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 8 na estação de chuva
Soma dos Quadrados df Quadrado Médio Z Sig.
Regressão ,951 1 ,951 6,080 ,043
Resíduo 1,095 7 ,156
Total 2,046 8
Fonte: A autora (2015)
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 18.
Tabela 18 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 08 na estação da chuva
Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,193 9 ,200 ,902 9 ,264
Fonte: A autora (2015)
A Figura 27 traz a regressão ainda para a zona bioclimática 8, mas para o
período de seca, foram realizadas medições em 8 salas de aula com 117 questionários
válidos. Cuja função é representada pela Equação 21, apresenta coeficiente “b” de
- 9,6893 , verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y permite encontrar um intervalo de temperatura operativa limitado
entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo inicia-se em
23,56°C e termina em 28,99°C, e evidenciam a aceitabilidade de variação térmica
dos ocupantes.
72
Figura 27 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 08 na estação de seca Fonte: A autora (2015)
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 26,27°C sendo essa, portanto, a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 8 no período seca .
S Equação 20
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de
determinação da ordem de 61,262%, R²=0,6126. A análise de variância da regressão
pode ser verificada na Tabela 19.
Tabela 19 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 8 na estação de seca
Soma dos
Quadrados df
Quadrado
Médio Z Sig.
Regressão 1,370 1 1,370 9,489 ,022
Resíduo ,866 6 ,144
Total 2,236 7
Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
73
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 20.
Tabela 20 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 08 na estação da seca
Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,200 8 ,200 ,921 8 ,435
Fonte: A autora (2015)
A Figura 28 traz a regressão para a zona bioclimática 7, avaliação realizada
na cidade de Cuiabá, no período de seca, com medição realizada em 8 salas com 126
questionários válidos. Cuja função representada pela Equação 21 apresenta
coeficiente “b” de - 9,8462 responsável pela inclinação da reta.
Verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y que permite encontrar um intervalo de temperatura operativa
limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo
inicia-se em 24,77°C e termina em 30,38°C, e evidenciam a aceitabilidade de
variação térmica dos ocupantes.
Figura 28 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 07 na estação de seca Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
74
Equação 21
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 27,58°C sendo essa, portanto a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 7 para a estação de seca.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de determinação da
ordem de 59,32%, R²=0,5932. A análise de variância da regressão pode ser
verificada na Tabela 21.
Tabela 21 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 7 na estação da seca
Soma dos
Quadrados
df Quadrado
Médio
Z Sig.
Regressão ,730 1 ,730 8,749 ,025
Resíduo ,500 6 ,083
Total 1,230 7
Fonte: A autora (2015)
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 22.
Tabela 22 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 07 na estação da seca
Kolmogorov-Smirnov
a Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,171 8 ,200* ,946 8 ,674
Fonte: A autora (2015)
A Figura 29 traz a regressão para a zona bioclimática 7 na estação chuvosa,
avaliação realizada na cidade de Cuiabá, com medição em 8 salas com 110
questionários válidos. Cuja função representada pela Equação 22 apresenta
coeficiente “b” de –10,96 responsável pela inclinação da reta.
Verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y que permite encontrar um intervalo de temperatura operativa
limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo
inicia-se em 23,73°C e termina em 28,49°C, e evidenciam a aceitabilidade de
variação térmica dos ocupantes.
75
Figura 29 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 07 na estação de chuva Fonte: A autora (2015)
Equação 22
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 26,11°C sendo essa, portanto, a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 7 para a estação de chuva.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de determinação da
ordem de 51,57%, R²=0,5157. A análise de variância da regressão pode ser
verificada na Tabela 23.
Tabela 23 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 7 na estação da chuva
Soma dos
Quadrados df
Quadrado
Médio Z Sig.
Regressão 1,053 1 1,053 6,389 ,045
Resíduo ,989 6 ,165
Total 2,041 7
Fonte: A autora (2015)
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 24.
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
76
Tabela 24 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 07 na estação da chuva
Kolmogorov-Smirnov
a Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,169 8 ,200* ,933 8 ,543
Fonte: A autora (2015)
A Figura 30 traz a regressão para a zona bioclimática 6 na estação chuvosa,
avaliação realizada na cidade de Primavera do Leste, com medição em 8 salas com
100 questionários válidos. Cuja função representada pela Equação 23 apresenta
coeficiente “b” de –10,96 responsável pela inclinação da reta.
Verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y que permite encontrar um intervalo de temperatura operativa
limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo
inicia-se em 22,29°C e termina em 28,76°C, e evidenciam a aceitabilidade de
variação térmica dos ocupantes.
Figura 30 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 06 na estação de chuva Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
77
Equação 23
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 25,53°C sendo essa, portanto a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 6 para a estação de chuva.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de
determinação da ordem de 85,82%, R²=0,8582. A análise de variância da regressão
pode ser verificada na Tabela 25.
Tabela 25 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 6 na estação da chuva
Soma dos
Quadrados df
Quadrado
Médio Z Sig.
Regressão 3,398 1 3,398 36,306 ,001
Resíduo ,562 6 ,094
Total 3,959 7
Fonte: A autora (2015)
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 26.
Tabela 26 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 06 na estação da chuva
Kolmogorov-Smirnov
a Shapiro-Wilk
Estatística DF Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,188 8 ,200* ,928 8 ,498
Fonte: A autora (2015)
A Figura 31 traz a regressão para a zona bioclimática 6 na estação de seca,
avaliação realizada na cidade de Primavera do Leste, com medição em 7 salas com
142 questionários válidos. Cuja função representada pela Equação 24 apresenta
coeficiente “b” de –2,3508 responsável pela inclinação da reta.
Verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y que permite encontrar um intervalo de temperatura operativa
limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo
inicia-se em 16,61°C e termina em 41,21°C, e evidenciam a aceitabilidade de
variação térmica dos ocupantes.
78
Essa grande aceitabilidade de variação térmica verificada através da regressão
expressa pela Equação 24, se deu em função do coeficiente “a” da equação da reta, e
possivelmente isso aconteceu devido à amostragem reduzida.
Figura 31 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 06 na estação de seca Fonte: A autora (2015)
Equação 24
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 28,91°C sendo essa, portanto a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 6 para a estação de seca.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de determinação da
ordem de 44,7%, R²=0,447. A análise de variância da regressão pode ser verificada
na Tabela 27.
Tabela 27 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 6 na estação da seca
Soma dos
Quadrados df
Quadrado
Médio Z Sig.
Regressão ,524 1 ,524 7,156 ,037
Resíduo ,439 6 ,073
Total ,964 7
Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
79
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 28.
Tabela 28 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 06 na estação da seca
Kolmogorov-Smirnov
a Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,212 8 ,200* ,952 8 ,736
Fonte: A autora (2015)
A Figura 31 traz a regressão para a zona bioclimática 5 na estação de chuva,
avaliação realizada na cidade de Sinop, com medição em 8 salas com 235
questionários válidos. Cuja função representada pela Equação 25 apresenta
coeficiente “b” de –7,4457 responsável pela inclinação da reta.
Verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y que permite encontrar um intervalo de temperatura operativa
limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo
inicia-se em 22,55°C e termina em 29,55°C, e evidenciam a aceitabilidade de
variação térmica dos ocupantes.
Figura 32 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 05 na estação de chuva Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Voto
de
sen
saçã
o t
érm
ica
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
80
Equação 25
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 26,05°C sendo essa, portanto a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 5 para a estação de chuva.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de determinação da
ordem de 88,78%, R²=0,8878. A análise de variância da regressão pode ser
verificada na Tabela 29.
Tabela 29 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 5 na estação da chuva
Soma dos
Quadrados df
Quadrado
Médio Z Sig.
Regressão ,221 1 ,221 47,492 ,000
Resíduo ,028 6 ,005
Total ,249 7
Fonte: A autora (2015)
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 30.
Tabela 30 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 05 na estação da chuva
Kolmogorov-Smirnov
a Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística DF Sig.
Resíduos ,287 8 ,052 ,849 8 ,092
Fonte: A autora (2015)
A Figura 33 traz a regressão para a zona bioclimática 5 na estação de seca,
avaliação realizada na cidade de Sinop, com medição em 8 salas com 174
questionários válidos. Cuja função representada pela Equação 26 apresenta
coeficiente “b” de –6,9502 responsável pela inclinação da reta.
Verifica-se que sua interseção com os valores de +1 e -1 sobre a escala de 7
pontos no eixo y que permite encontrar um intervalo de temperatura operativa
limitado entre os significados um pouco frio e um pouco quente. Esse intervalo
inicia-se em 21,76°C e termina em 29,07°C, e evidenciam a aceitabilidade de
variação térmica dos ocupantes.
81
Figura 33 - Regressão entre voto de sensação térmica e temperatura operativa para a
zona bioclimática 05 na estação de seca Fonte: A autora (2015)
Equação 26
Para o voto de sensação térmico igual a “zero”, sensação de conforto,
encontra-se uma temperatura operativa de 25,42°C sendo essa, portanto a
temperatura de neutralidade para a zona bioclimática 5 para a estação de seca.
Destaca-se que para essa regressão encontrou-se um coeficiente de determinação da
ordem de 90,79%, R²=0,9079. A análise de variância da regressão pode ser
verificada na Tabela 31.
Tabela 31 - ANOVA da regressão entre voto de sensação térmica e temperatura
operativa para a zona bioclimática 5 na estação da seca
Soma dos
Quadrados DF
Quadrado
Médio Z Sig.
Regressão 3,601 1 3,601 59,167 ,000
Resíduo ,365 6 ,061
Total 3,967 7
Fonte: A autora (2015)
-3
-2
-1
0
1
2
3
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Vo
to d
e se
nsa
ção
tér
mic
a
Temperatura operativa
Pouco de calor
Neutralidade térmica
Pouco de frio
82
Além da análise de variância realizaram-se os testes de normalidade de
Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilk dos resíduos, para validação da regressão, que
podem ser verificados na Tabela 32.
Tabela 32 - Testes de normalidade dos resíduos da regressão para determinação da
Tn da zona 05 na estação da seca
Kolmogorov-Smirnov Shapiro-Wilk
Estatística df Sig. Estatística df Sig.
Resíduos ,187 8 ,200 ,871 8 ,156
Fonte: A autora (2015)
A Tabela 33 traz o resumo dos valores determinados de temperatura de
neutralidade para cada zona bioclimática estudada, bem como o intervalo de
aceitabilidade térmica e o valor do coeficiente “a” das equações de regressão. É
importante destacar que todas as análises de regressão foram realizadas para um
intervalo de confiança de 95%.
Tabela 33 - Temperatura de neutralidade por zona bioclimática do estado de Mato
Grosso
Estação Zona Coeficiente
“a"
Intervalo de
aceitabilidade
(°C)
Temperatura de
neutralidade
(°C)
Chuva
8 0,374 24,22 - 29,56 26,89
7 0,4197 23,73 - 28,49 26,11
6 0,3092 22,29 - 28,76 25,53
5 0,2858 22,55 - 29,55 26,05
Seca
8 0,3697 23,56 - 28,99 26,27
7 0,357 24,77 - 30,38 27,58
6 0,0813 16,61 - 41,21 28,91
5 0,2734 21,76 - 29,07 25,42
Fonte: A autora (2015)
É possível verificar que os valores do coeficiente “a” variaram bastante, tanto
no que diz respeito às zonas quanto no que diz respeito às estações. Tendo em vista
que este coeficiente está relacionado a habilidade de adaptação dos ocupantes dos
ambientes estudados, e após a verificação dessas variações entre as zonas, optou-se
pela determinação da temperatura de neutralidade por zona bioclimática, fornecendo,
dessa forma, subsídios mais específicos para cada região.
83
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho teve por objetivo analisar e estabelecer parâmetros e condições
de conforto térmico, através da temperatura de neutralidade, para estudantes em salas
de aula com climatização artificial de instituições de ensino superior, nas zonas
bioclimáticas do estado de Mato de Grosso, bem como desenvolver uma metodologia
para predição da temperatura de neutralidade para situações de estudo similares à
executada nessa pesquisa, baseada em variáveis físicas do ambiente e na percepção
térmica dos ocupantes.
A metodologia foi desenvolvida através de pesquisas realizadas nas duas
estações, seca e chuvosa, que aconteceram entre os anos de 2014 e 2015, nas quatro
zonas bioclimáticas do estado (5, 6, 7 e 8), onde foram medidas todas as variáveis
ambientais de interessem nas salas de aula das instituições de ensino superior, bem
como foram levantadas as variáveis pessoais dos ocupantes e suas sensações e
preferências térmicas.
Os estudos relacionados ao conforto térmico, embora não muito recentes, tem
tido forte destaque nos últimos anos principalmente quando associado à eficiência
energética das edificações. As duas grandes linhas de pesquisas têm sido cada vez
mais alimentadas. Embora as pesquisas de campo e pesquisas em câmaras
climatizadas sejam bastante divergentes em sua metodologia e resultados obtidos,
ambas tem o mesmo objetivo, o avanço do conhecimento a cerca do conforto térmico
assim como a determinação de formas para proporcionar o mesmo aos ocupantes das
edificações.
Destaca-se aqui a importância da realização de pesquisas de campo, onde as
condições e sensações reais são levantadas, visto que neste trabalho encontraram-se
variações entre as sensações reais levantadas na pesquisa e as preconizadas pelo
modelo analítico do PMV.
A partir do modelo de conforto térmico desenvolvido neste trabalho,
verificou-se a importância das variáveis ambientais e as sensações e preferências
térmicas serem avaliadas simultaneamente, para assim determinar a temperatura de
neutralidade e definir uma zona de aceitabilidade térmica.
84
Os resultados obtidos, através do modelo adaptativo, corroboram com outros
estudos realizados por Humphreys, Nicol, Xavier, Kuchen e outros, já que
demonstram que a interpretação de conforto térmico é diferenciada para distintas
populações. O que pode se tornar ainda mais evidentes comparando-se os resultados
encontrados para cada zona bioclimática, a diferença encontrada justifica-se
justamente pela característica de aclimatação do ser humano, verificam-se ainda
intervalos de aceitabilidade térmica condizentes com as condições climáticas de cada
região.
Destaca-se, portanto, que através das Equações 19,20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 e
27 foi possível determinar a temperatura de neutralidade para as zonas bioclimáticas
do Estado de Mato Grosso no período chuvoso e seco. Entretanto, elas podem ser
aplicadas apenas para grupos de pessoas que estejam desenvolvendo a mesma
atividade e com entorno ambiental muito semelhante ao realizado neste estudo.
Ainda assim a pesquisa traz importantes inovações no que diz respeito às
contribuições para o alcance do conforto térmico em espaços reais de trabalho. Bem
como para alavancar o desenvolvimento de estratégias que contribuam para a
eficiência energética das edificações de ensino superior no estado de Mato Grosso.
6.1. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com base nas pesquisas realizadas neste trabalho, as limitações encontradas e
o quanto ainda há para se desenvolver com relação a estudos de conforto térmico,
seguem algumas sugestões para trabalhos futuros:
Realizar estudos mais aprofundados sobre as influências das variáveis
pessoais e ambientais sobre o conforto térmico;
Aprimoramento da metodologia para determinação da taxa metabólica,
levando-se em consideração a atividade que está sendo realizadas e aspectos
pessoais, como gênero, peso e idade;
Maior número de estudos em ambientes internos, de edificações de diferentes
funções, climatizados artificialmente;
Estudos mais aprofundados no que diz respeito ao desempenho escolar com
relação ao conforto térmico.
85
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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SANCHES, J. C. M.; QUEIROZ, T. M.; VIEIRA, N. L. Viabilidade da utilização de
Coberturas Verdes em Mato Grosso segundo o Balanço Hídrico Climatológico do
estado e o Zoneamento Bioclimático brasileiro. In: 4º Seminário de Habitação e
Interesse Social, 2011. Anais... Sinop, 2011.
SANTOS, F. M. de M. Análise de desempenho térmico e lumínico em uma escola
pública na cidade de Cuiabá/MT: estudo de caso. Dissertação (Mestrado em Física e
Meio Ambiente) – Universidade Federal de Mato Grosso. Cuiabá – MT, 2008.
SILVA, P.C.P. Análise do comportamento térmico de construções não convencionais
através de simulação em visualdoe. Dissertação (Mestrado em engenharia civil),
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SILVA, W. C da. Mapeamento das Áreas Vulneráveis a Ocorrência de Erosão
Mecânica Superficial em Primavera do Leste – MT. In: Nativa, Sinop, v.01, n.01,
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ANEXO A
MODELO DO QUESTIONÁRIO
QUESTIONÁRIO DE CONFORTO TÉRMICO
IDENTIFICAÇÃO
Sexo Idade Peso
( ) feminino ___ anos ( ) abaixo do normal
( ) masculino ( ) normal
( ) acima do normal
Horas de permanência no local durante o dia
( ) menos que 3 horas ( ) entre 3 e 6 horas ( ) entre 6 e 9 horas ( ) mais que 9 horas
EM RELAÇÃO AO CLIMA AMBIENTE
1. Neste momento eu acho que a temperatura do ambiente se encontra (marque uma opção):
-3 (muito frio) -2 (frio) -1 (pouco frio) 0 (normal) +1 (pouco quente) +2 (quente) +3 (muito quente)
2. Eu gostaria que temperatura do ambiente estivesse:
( ) -1 (mais frio) ( ) 0 (nem mais frio, nem mais quente, Estou confortável) ( ) +1 (mais quente)
EM RELAÇÃO A SUA ALIMENTAÇÃO
3. Que tipo de alimento eu ingeri nos últimos 15 minutos:
( ) bebida quente ( ) bebida fria ( ) comida quente ( ) comida fria ( ) não ingeri nada
4. O que eu fiz nos períodos abaixo (atividade predominante):
No interior No exterior
Sentada Em pé Andando Em pé Andando Dirigindo
1-Nos últimos 10 minutos ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
2-Entre 10 e 20 minutos ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
3-Entre 20 e 30 minutos ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
4-Anterior aos 30 minutos ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )
5. Que tipo de roupa e calçado eu estou usando no momento:
Nos pés
Calçados ( ) nada ( ) aberto ( ) pouco aberto ( ) fechado
Meias ( ) nada ( ) fina ( ) média ( ) grossa
Parte inferior da cintura
Calça (longa) ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Bermuda (média) ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Short (curto) ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Saia ou vestido curto ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Saia ou vestido longo ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Parte superior da cintura
Regata ou alça ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Manga curta ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Manga longa ( ) nada ( ) fina ( ) jeans ( ) grossa
Muito Obrigada Por Sua Participação!