Ar condicionado
Desempenho das edificações depende do projeto de arquitetura
Mais qualidade arquitetônica, menos consumo de energia
postado em: 23/11/2016 14:32 h atualizado em: 05/01/2017 14:50 h

Segundo pesquisas do Painel Internacional de Mudanças Climáticas (International Panel of Climate Change) – IPCC 2007, dentre os vários setores da economia mundial, o das edificações é o maior contribuidor de emissões de gases causadores do efeito estufa associadas a atividades antropogênicas. Por outro lado, as mesmas pesquisas apontam que esse também é o setor com o maior potencial de redução das referidas emissões.

Tal situação é explicada pelo volume de energia disperdiçado no uso e operação de edifícíos, mais especificamente, no aquecimento, resfriamento e iluminação artificial de espaços internos, que poderia ser reduzido por medidas simples, como, por exemplo, a elevação (no caso do resfriamento) ou diminuição (no caso do aquecimento) das temperaturas de operação dos sistemas de condicionamento de ar. Alterações de 22oC para 26oC na temperatura de setpoint do ar condicionado pode levar a reduções de 5 a aproximadamente 20% na demanda energética, dependendo do rigor climático local.

A exemplo disso, estudos analíticos de desempenho térmico realizados para ambientes de trabalho, no clima da cidade do Rio de Janeiro, mostraram um redução de 22% na demanda energética de resfriamento anual do ambiente, alterando os parâmetros de conforto de 24oC e 50% de umidade relativa para 26oC e 65% de umidade relativa (Marcondes et al, 2010). Em cidades de clima mais ameno esse grau de elevação de temperatura de setpoint pode transformar um ambiente condicionado artificialmente em ventilado naturalmente. Para reduções mais signifcativas, medidas mais custosas são necessárias como a melhoria do desempenho térmico de fachadas e coberturas. 

Yannas (2008) na publicação Reconceiving the Built Environments of the Gulf Region, Challenging the Supremacy of Air Condiontiong, demonstrou a viabilidade técnica de redução de demanda energética para a climatização de um edifício comercial padrão em Abu Dhabi (região de clima quente e úmido), de 230 kWh/m2 ano para 36 kWh/m2 ano. Os quase 85% de redução foram alcançados com mudanças no modelo arquitetônico, incluindo a diminuição da área de vidro nas fachadas de 100 para 50%, a inserção de sombreamento e a redefinição da temperatura máxima de conforto de 22°C para 29°C (sendo essa a medida singular de maior redução da carga térmica de resfriamento), que em conjunto tornaram a ventilação natural possível por seis meses consecutivos, no clima aparentemente tão rigoroso de Abu Dhabi.

Figuras 1a e 1b: Um dos terraços destinados ao uso comum e à integração social no edifício do Commerzbank, em Frankfurt. Projeto de arquitetura de Foster and Partners e engenharia de sistemas e desempenho ambiental de Rogers Preston and Partners Divulgação: John Perry

Figura 1a

Figura 1b

Sobre os investimentos de mercado na redução do impacto ambiental de edificações, apesar da crescente popularidade dos sistemas de certificação verde de edifícios dentro e fora dos Estados Unidos da América, pesquisas realizadas no final da última década no setor das edificações norte-americano já apontavam que ações voluntárias de mercado não são suficientes para que o país alcance as metas de redução das emissões de gases do efeito estufa decorrentes do uso e ocupação das edificações, colocadas pela Agência Internacional de Energia (Houser, 2009), ou seja, a abrangência das medidas voluntárias ainda é restrita.

Somado ao universo restrito da certificação, ao longo da última década, o real desempenho energético de edifícios certificados pelo sistema LEED (Leadership in Energy and Efficient Design), o de maior alcance internacional, tem sido questionado por inúmeras pesquisas. A exemplo disso, a pesquisa de Newsham, Mancini e Birt (2009), que considerou uma amostra de mais de 100 edifícios norte-americanos, demonstrou que 35% dos casos selecionados consumiam, na realidade, mais energia por metro quadrado do que edifícios similares não certificados.

Uma vez que o desempenho previsto em projeto pode ser bem distante do desempenho do edifício real, devido a fatores climáticos, construtivos e comportamentais, a surpresa desagradável sobre o consumo de energia nos edifícios certificados pode ser explicada pelo fato dos sistemas de certificação não avaliarem o edifício construído e em uso, mas sim o seu projeto.

Sobre isso, o relatório de economia do Programa Ambiental das Nações Unidas (United Nations Environmental Programme) (UNEP, 2011), chama atenção para a urgência de implementação de instrumentos de regulamentação energética que, naturalmente, tem um alcance mais rápido e mais amplo do que os instrumentos voluntários. Indo mais além, especialistas internacionais atrelam a melhoria do desempenho energético e ambiental das edificações a uma mudança de padrão comportamental e cultural (Cole et al., 2008; Yannas, 2008; Nicol, Humphreys e Roaf, 2012).

Real edifício de melhor desempenho ambiental

A Agência Internacional de Energia (IEA, International Energy Agency) define o edifício de menor impacto ambiental, denominado pela própria de “edifício verde”, como sendo aquele de maior eficiência energética e menor consumo de água e materiais, além de promover a qualidade do ambiente interno (IEA, 2009). Curiosamente, a definição não fala apenas na redução de kWh-m2, mas também nas condições ambientais promovidas pela arquitetura, às quais os ocupantes das edificações estão sujeitos.

Como amplamente discutido por Gonçalves e Bode (2015), exemplos de sucesso da produção arquitetônica do cenário mundial nos mostram que o real edifício de melhor desempenho ambiental é resultado do projeto concebido para a adaptação do usuário e a qualidade ambiental que, por consequência, vem favorecer a eficiência energética e o valor do edifício em um futuro de mudanças climáticas e regulamentações energéticas cada vez mais rigorosas.

Projetar com as condicionantes climáticas locais e os hábitos culturais define a essência do conceito de conforto adaptativo, como explicado por Nicol, Humphreys and Roaf (2012), que estabelece a base conceitual e prática para o projeto do edifício de melhor desempenho ambiental. Isso porque, no caso do edifício de escritórios, por exemplo, mas não apenas, se não questionarmos os padrões globalizados de conforto térmico e luminoso, de temperaturas relativamente baixas e iluminâncias altas, fica difícil (em muitos casos impossível) pensar em qualquer interação com o meio externo, mesmo que essa seja desejada, saudável e produtiva para o ocupante do edifício.

Além de admitir uma certa aclimatação dos usuários de edifícios às condições climáticas do lugar, o conceito de conforto adaptativo pressupõe também a possibilidade de alcance de condições térmicas favoráveis ao conforto do ocupante por mudanças na vestimenta, ou ainda pelo controle da ventilação com a abertura de janelas e acionamento de ventiladores, além do manuseio de persianas para o controle da insolação. Ocupantes também podem migrar ao redor do ambiente na busca de melhores condições microclimáticas ou simplesmente do contato com o meio externo.  

Com essas estratégias em mente e considerando a capacidade de aclimatação dos usuários às condições climáticas locais, passa a ser viável repensar edifícios de escritórios naturalmente ventilados, como se fazia há 50 anos ao redor do mundo. A sede do Commerzbank, em Frankfurt, na Alemanha, por exemplo, concluído em 1998, lança mão de áreas abertas para o exterior como terraços, localizados em diferentes pavimentos, que além de facilitarem o acesso da luz natural e da ventilação no interior do edifício, são por si só espaços de encontro e trabalho (Gonçalves e Bode, 2015) mostrados nas Figuras 1a e 1b. A sede do Commerzbank reestabelece a cultura do edifício de escritório com ventilação natural, com as oscilações de temperatura do ar e condições de conforto térmico inerentes a ela. A predisposição dos seus ocupantes para com a ventilação natural certamente contribui para o sucesso da estratégia. O conceito de adaptação cria oportunidades para os ocupantes encontrarem as suas próprias condições de conforto e satisfação com o ambiente interno e o edifício como um todo. Com isso, ao invés de se fechar para o clima externo e assumir a dependência dos sistemas ativos de climatização, projetar o edifício de melhor desempenho ambiental significa a facilitação da comunicação entre ambientes internos e externos, diretamente ou indiretamente, por meio de componentes e espaços de transição dos mais variados tipos, tais como: fachadas com aberturas controláveis, proteções solares flexíveis e ajustáveis, varandas, terraços, pátios, átrios e outros.

O quanto e o como essa comunicação pode ocorrer vai depender da função do edifício, das expectativas dos usuários, das restrições do clima do lugar e das condições gerais do entorno. Trata-se aqui, de projetos de arquitetura climaticamente e culturalmente contextualizados, a fim de maximizar as possibilidades de adaptação ambiental, que podem estar associadas a experiências espaciais de qualidade ambiental diferenciada.

Outro exemplo é a escola pública Mossborne Academy Community, em Londres – Inglaterra, em que espaços de pé-direito duplo, com iluminação zenital e ventilação natural, servem a atividades diversas, além de terem um papel chave na iluminação natural e na ventilação do restante do edifício conforme a Figura 2. Afim de propiciar um controle localizado das condições de luz, insolação e acústica, estruturas móveis do tipo guarda-sol sombreiam e moderam a quantidade de luminosidade que chega em ilhas de postos de trabalho. Complementando o tratamento desses pátios, painéis absorvedores posicionados nas paredes internas evitam que o ruído gerado no espaço se dissipe pelo edifício. No universo da arquitetura comercial internacional, a famosa planta funda do edifício de escritório, resultante da busca pela maior proporção dentre área útil e área total construída (que chega a ultrapassar a faixa dos 80%), junto com as chamadas fachadas-cortinas, a maior barreira para a melhoria da qualidade ambiental dos edifícios, empurrando os ocupantes para longe das fachadas que, por sua vez, passam a ser elementos de isolamento e não comunicação entre meio interno e externo.

Do ponto de vista das tecnologias prediais, como demonstrado por exemplos da chamada boa prática internacional, o processo de projeto começa com a redução da demanda energética em geral, em especial aquela voltada ao arrefecimento e/ou aquecimento dos espaços internos e a iluminação artificial. Demanda essa que é altamente influenciada pela forma do edifício, a orientação solar das fachadas, o tratamento das mesmas e o layout da ocupação e dos espaços internos. Na sequência, está a escolha pelas tecnologias prediais de baixo consumo energético para responder a demanda residual. 

Além da economia de energia

Nos Estados Unidos, a pesquisa realizada por Kats (2010) comprovou que aqueles envolvidos com o projeto, a construção e a ocupação de edifícios voltados para um melhor desempenho ambiental, acreditam que esses edifícios têm um custo extra de aproximadamente 17% em relação aos da prática convencional. Entretanto, um estudo em 170 estudos de caso realizado dentro da mesma pesquisa revelou que o custo extra é de fato de apenas 1,5%. 

Historicamente, as premissas em defesa de considerações ambientais no projeto baseavam-se na redução dos consequentes danos ambientais e na obtenção de economia dos custos operacionais. Contudo, o argumento da conservação energética baseado exclusivamente nesse tipo de economia é insuficiente para a promoção de um projeto diferenciado, principalmente onde o custo da energia ainda é relativamente barato, quando comparado a outros parâmetros da construção e operação de edifícios, ou seja, nessas condições as economias não são suficientes para justificar o investimento necessário de capital no projeto e na obra.

Figura 2 - Área de uso comum do edifício escolar Mossborne Academy Comunity, em Londres, com ilhas de estudo protegidas por estrturas flexíveis de sombreamento e controle da luminosidade do tipo “guarda-chuva”. Projeto de arquitetura de Rogers Stark Harbour and Partners e engenharia de sistemas prediais e desempenho ambiental da empresa BDSP Partnership 

Como mencionado acima, edifícios de melhor desempenho ambiental provaram ter benefícios que vão além das economias de energia, a custo baixo ou mesmo zero. Alguns dos efeitos positivos nas condições ambientais e na produtividade dos usuários de edifícios de escritório, por exemplo, conhecidos há mais de uma década são:

- Qualidade do ar interno: 6 a 9% de aumento da produtividade (Wyon, 2004);

- Ventilação natural: 3 a 18% de aumento da produtividade (NSF, IUCRC, 2004);

- Controle localizado das condições térmicas: 3.5 a 37% de aumento da produtividade (Loftness et al. 2003);

- Luz natural: 3 a 40% de aumento da produtividade e valor de venda de um edifício (Loftness et al., 2003);

- Valor de venda ou locação: até 36% de aumento (Baker et al., 2008).

Os indicadores listados acima chamam atenção para a importância de um entendimento sobre o valor de um edifício, que vai além dos indicadores convencionais de desempenho econômico e ambiental, como área útil sobre área total (na busca pelo maior percentual) e área de fachada sobre área total construída (na busca pelo menor percentual). A relação de área bem servida de luz natural (zona passiva) e área útil total, por exemplo, é um novo indicador de desempenho ambiental que valoriza a produtividade dos usuários (ver Figura 3). Assim como esse, outro indicador de desempenho ambiental de um edifício é a relação de área de uso comum e área útil total, dentre outros (Goncalves, Bode, 2011).

Por outro lado, sabe-se que a economia de energia resultante da maior eficiência energética dos sistemas pode ser facilmente comprometida pelo uso mais intenso e mais prolongado dos mesmos, caracterizando o fenômeno chamado em inglês de rebound effect, e em português de efeito ricochete (UNEP, 2011). No que tange ao resfriamento do espaço, o mau uso de sistemas mais eficientes leva a um acréscimo do consumo energético de 10 a 50% em relação a sistemas menos eficientes. Os impactos do efeito ricochete destacam a importância do comportamento e hábitos dos usuários para o desempenho ambiental real de um edifício, além das hipóteses teóricas de projeto, mostrando que as vantagens dos avanços tecnológicos definem uma condição potencial, cujo sucesso depende do dia a dia da ocupação do edifício.

Figura 3 – Diagrama da zona de acesso de luz natural em três edifícios ícones da arquitetura comercial de escritórios da Europa. A então chamada zona passiva foi calculada assumindo uma distância de 6 metros da fachada. Da esquerda para a direita: a sede do banco alemão Commerzbank, em Frankfurt; o edifício 30th Saint Mary Axé, no centro histórico de Londres e o edifício 110 Bishops Gate, também no centro histórico de Londres 

Diferente do foco na tecnologia, a ênfase na qualidade espacial e ambiental guarda o potencial de redefinir os padrões comportamentais nos edifícios, surpreendendo as expectativas dos usuários. Voltando ao exemplo do Commerzbank em Frankfurt, mesmo sem a associação de nenhuma das chamadas certificações verdes, o sucesso do desempenho ambiental do referido edifício mostrou uma repercussão de impacto. Edifícios de escritórios do entorno foram influenciados pela reavivada cultura da ventilação natural, requalificando suas fachadas, afim de possibilitar a abertura de janelas, mesmo sem disporem da mesma qualidade ambiental criada pelas áreas abertas que configuram as vilas de escritórios do Commerzbank.

Com esse exemplo, fica claro o papel de modelos arquitetônicos de qualidade diferenciada, criados a partir da aplicação de estratégias de adaptação ambiental, para a melhoria do desempenho energético dos edifícios, em que os usuários são um agente determinante para a real redução da demanda energética dos edifícios.

 

Joana Carla Soares Gonçalves

Professora Associada da FAUUSP, Chefe do Departamento de Tecnologia da Arquitetura e do Urbanismo. Autora do livro “The Environmental Performance of Tall Buildings”, publicado pela Earthscan, em Londres, em 2010 e co-organizadora do livro Edificio Ambiental, publicado pela Oficina de Textos, em São Paulo, em 2015.

 

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Referências Bibliográficas

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GONÇALVES, Joana Carla Soares, BODE, Klaus. The Environmental Value of Buildings: a proposal for performance assessment with reference to the case of the tall office building. In: The European Journal of Social Science Research, v.24, p.31 - 55, 2011.

GONÇALVES, Joana Carla Soares, BODE, Klaus. Edifícios em Uso: O Desempenho Ambiental de Ícones de uma Geração. In: Edifício Ambiental (Gonçalves, J. C. S., BODE, K., Org.). São Paulo: Oficina de Textos, 2015. 

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MARCONDES, M. P. Soluções Projetuais de Fachadas para Edifícios de Escritórios com Ventilação Natural em São Paulo (Tese de Doutorado). FAUUSP, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2010.

NEWSHAM, G. R.C., MANCINI, S. , BIRT, B. J., Do LEED-certified buildings save energy: Yes, but.... Energy and Buildings 41 (2009) 897-905. Elsevier, 2009.

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YANNAS, S., Reconceiving the Built Environments of the Gulf Region, Challenging the Supremacy of Air Condiontiong. In: 2A Architecture and Art, Golf Research Project in Sustainable Design. Issue 7, pp. 20-43. Dubai: 2008.

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WYON, D.P., The effects of indoor air quality on performance and productivity. Indoor Air, 14, 7, 92-101, 2004.

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