Projeto Arquitetônico e Qualidade Ambiental
Considerando o recorte do desempenho ambiental da arquitetura atrelado ao conforto e à eficiência energética dentro do conceito de sustentabilidade, partindo da fase conceitual e da definição do partido arquitetónico, o projeto de um edifício deve incluir o estudo dos seguintes tópicos:
(a) orientação solar e aos ventos;
(b) forma arquitetónica, arranjos espaciais, zoneamento dos usos internos do edifício e geometria dos espaços internos;
(c) características, condicionantes ambientais (vegetação, corpos d'água, ruído, etc.) e tratamento do entorno imediato;
(d) materiais da estrutura, das vedações internas e externas, considerando desempenho térmico e cores;
(e) tratamento das fachadas e coberturas, de acordo com a necessidade de proteção solar;
(f) áreas envidraçadas e de abertura, considerando a proporção quanto à área de envoltório, o posicionamento na fachada e o tipo do fechamento, seja ele vazado, transparente ou translúcido;
(g) detalhamento das proteções solares considerando tipo e dimensionamento; e
(h) detalhamento das esquadrias.
Todos esses aspetos do projeto vistos em conjunto exercem um impacto no desempenho térmico do edifício, por terem um papel determinante no uso das estratégias de ventilação natural, reflexão da radiação solar direta, sombreamento, resfriamento evaporativo, isolamento térmico, inércia térmica e aquecimento passivo. O uso apropriado de uma dessas estratégias, ou de um conjunto delas, por sua vez, vai ser determinado pelas condições climáticas, exigências do uso e ocupação, e parâmetros de desempenho. O aproveitamento da iluminação natural também é, indubitavelmente, inerente a muitos desses aspetos do projeto, como a orientação solar, a geometria dos espaços internos, as cores e o projeto das aberturas e das proteções solares. Somado a isso, é importante lembrar que são as exigências humanas e os usos, além das condições climáticas e urbanas locais e das possibilidades construtivas, que vão determinar o grau de independência de um edifício em relação aos sistemas ativos de climatização. Por exemplo, problemas de ruído urbano e poluição podem impedir o uso de estratégias passivas em um projeto, mesmo que o partido arquitetónico, o uso e o clima sejam favoráveis a elas. Por essa razão, num caso como esse, a iluminação natural é mais facilmente resolvida no projeto do que a ventilação natural.
Obtenção de climatização por meio de túneis de vento. Procedimento de arquitetura sustentavel
A arquitetura de baixo impacto ambiental não pressupõe um estilo ou um movimento arquitetónico, podendo ser encontrada tanto na arquitetura vernacular das mais variadas culturas como em muitos exemplos do modernismo e, ainda, na arquitetura mais recente, rotulada como high-tech ou eco-tech. Independentemente da vertente tecnológica, as soluções de projeto para o conforto ambiental e a eficiência energética relacionam os mesmos conhecimentos da física aplicada (transferência de calor, mecânica dos
A arquitetura de baixo impacto ambiental não pressupõe um estilo ou um movimento arquitetónico, podendo ser encontrada tanto na arquitetura vernacular das mais variadas culturas como em muitos exemplos do modernismo e, ainda, na arquitetura mais recente, rotulada como high-tech ou eco-tech. Independentemente da vertente tecnológica, as soluções de projeto para o conforto ambiental e a eficiência energética relacionam os mesmos conhecimentos da física aplicada (transferência de calor, mecânica dos
fluidos, física ondulatória e ótica) com os recursos locais e com a tecnologia apropriada.
No entanto, em uma abordagem mais ampla, arquitetura sustentável é mais do que tratar de conforto ambiental e energia. Pode-se listar uma série de outros fatores ambientais, sociais, econômicos e até mesmo urbanos e de infraestrutura. Assim, as premissas para a sustentabilidade da arquitetura são extraídas do contexto em questão e do problema ou do programa que é colocado para a proposição do projeto. Dessa forma, pode-se afirmar que a sustentabilidade de um projeto arquitetónico começa na leitura e no entendimento do contexto no qual o edifício se insere e nas decisões iniciais de projeto. Nesse sentido, a questão dos materiais é muito presente nas discussões sobre a arquitetura sustentável. Todavia, ela não está necessariamente ligada àqueles classificados como “alternativos” ou “ecologicamente corretos”. Certamente, o desafio está na escolha do melhor material para um determinado fim. A título de exemplo, pode ser citado o uso do concreto exposto no interior de ambientes, contribuindo para o resfriamento passivo destes, em decorrência do efeito de inércia térmica2. Além do desempenho térmico, essa escolha deve também incluir uma avaliação quanto às questões de disponibilidade do material e sua energia incorporada, que são partes integrantes do conceito de ciclo de vida útil do material ou do componente.
Cabe lembrar que, além do desempenho ambiental, é necessário conhecer o desempenho estrutural, de segurança contra o fogo e todos os demais itens especificados na ISO 6241 – Performance standards in building - Principles for their preparation and factors to be considered. Isso porque, caso o material não responda a tais exigências, sua utilização é inviabilizada. Complementando, outros assuntos como segurança, desperdício, qualidade de execução e agilidade no canteiro de obras estão na base da discussão sobre sustentabilidade quando se trata de materiais e sistemas construtivos.
Quanto aos recursos tecnológicos envolvendo os sistemas prediais, são muitas as opções para minimizar o impacto ambiental dos edifícios, tais como painéis fotovoltaicos e turbinas eólicas para geração de energia, painéis solares para aquecimento de água, sistemas de reaproveitamento de águas cinzas e outros.
Tais adventos da tecnologia, quando apropriados, devem fazer parte do desenvolvimento do projeto do edifício desde as suas primeiras etapas de conceção, e não serem inseridos como “acessórios”, para que possam contribuir de fato para o resultado arquitetónico e o melhor desempenho do conjunto.
Sobre as considerações gerais do impacto ambiental da arquitetura, a reabilitação tecnológica (retrofit) de edifícios é uma alternativa à demolição e à construção de novos edifícios, nos quais algum impacto ambiental é inerente. Os objetivos do retrofit de edifícios são: adaptar o edifício a novos usos, melhorar a qualidade ambiental dos ambientes internos, otimizar o consumo de energia no médio e longo prazos, aumentar o valor arquitetónico e econômico de um edifício existente, ou mesmo restaurar o seu valor inicial. Para isso, metodologicamente, a reabilitação tecnológica deve incluir o tratamento da estrutura, do envoltório, dos espaços internos e dos sistemas prediais de uma maneira integrada. No que diz respeito ao conforto ambiental e à eficiência energética, as metas da reabilitação tecnológica contemplam a redução da demanda por climatização e iluminação artificiais, suprindo-a tanto quanto possível por meios passivos: aquecimento passivo direto e indireto, ventilação natural, ventilação noturna, iluminação natural e demais estratégias, complementando o restante por meio de tecnologias energeticamente eficientes.
Contudo, o trabalho de levar o desempenho ambiental de um edifício aos níveis recomendados por normas nacionais e/ou internacionais, e pode incorrer em um aumento inicial do consumo de energia. Entre outras razões, isso se dá quando a condição anterior é de baixa qualidade ambiental por falta de recursos tecnológicos. Por isso, deve ser destacado que o limite para a economia de energia está nos parâmetros de conforto e qualidade ambiental.
Avaliações de custo versus benefício, nas quais o valor da qualidade ambiental é agregado ao valor total do edifício, definem a realização da reabilitação tecnológica contra a construção de edifícios novos. Tendo em vista a quantidade de edifícios com mais de quarenta ou cinquenta anos do estoque edificado das cidades modernas, como São Paulo, reabilitações tecnológicas em edifícios degradados e subaproveitados resultam em ganhos ambientais e econômicos para o edifício, e também contribuem para a revitalização de áreas urbanas. Com tudo isso, o produto final da arquitetura para a sustentabilidade ambiental é a síntese entre conceitos arquitetónicos, fundamentos do conforto ambiental, técnicas construtivas e de operação predial, e a esperada eficiência energética, seja no projeto de um novo edifício, seja na reabilitação tecnológica de um edifício existente. No entanto, o sucesso do desempenho ambiental e energético do edifício não pode ser garantido em nenhuma das etapas de projeto. Apesar dos estudos detalhados de simulação das condições ambientais, o gerenciamento dos sistemas prediais, juntamente com o cumprimento dos padrões de ocupação previamente definidos e o comportamento e as expectativas dos usuários é que responderão pelo desempenho final do edifício.
Climatização, Projeto e Energia
Na Europa e nos Estados Unidos, o consumo de energia em edifícios está intimamente relacionado às emissões de CO2, pela composição de suas matrizes energéticas. A redução das emissões globais de CO2 pressupõe a reestruturação da matriz energética, introduzindo e ampliando as bases de fontes limpas de energia, e o aumento da eficiência energética de maneira geral. Em 1997, a demanda de energia em edifícios do setor residencial e comercial na União Europeia correspondia a 40,7% do total (EUROPEAN UNION, 1999). Na Inglaterra, essa parcela era significativamente maior, chegando aos 72% (PANK, 2002).
Sobre a perspetiva do consumo desagregado por usos finais em edifícios do setor comercial na cidade de São Paulo, trabalhos de pesquisa realizados por Roméro e outros (1999) identificaram que 70% desse consumo era direcionado à iluminação artificial e aos sistemas de ar-condicionado, enquanto as premissas do projeto arquitetónico eram pouco, ou nada, influenciadas por preocupações com a conservação de energia.
Dadas as projeções de crescente consumo de energia em âmbito nacional, medidas de conservação de energia são uma necessidade presente. Na década de 1990, o aumento da demanda por energia elétrica, apenas no setor comercial, foi de 9,8%, enquanto a geração por meio de hidrelétricas foi acrescida em 5,8% (BRASIL, 2000). Essa diferença aponta para a urgência do uso racional de energia em edifícios, entre outras medidas.
Com base nas premissas da arquitetura em direção à sustentabilidade, uma das principais tarefas para a equipe de projeto é demonstrar que, em um processo de projeto integrado com as demais áreas envolvidas, o uso intermitente do condicionamento ambiental artificial não é a melhor, ou a única, solução para a adaptação das condições ambientais internas aos desafios do clima urbano.
Nesse contexto, projetos de arquitetura que apresentem soluções para lidar com as condições ambientais locais, envolvendo temperatura do ar, temperatura superficial, umidade, radiação solar, ventos, ruído e, ainda, qualidade do ar, aliadas a um bom aproveitamento da luz natural, estão contribuindo para a realização de uma arquitetura de menor impacto ambiental, no que tange à questão da energia.
Entretanto, cabe esclarecer que a inserção de estratégias passivas de climatização implica uma exposição maior do ambiente interno e dos seus usuários às condições ambientais externas. Tendo em vista os parâmetros atuais de conforto térmico, e para que essa interação interior/exterior seja possível e aceitável, faz-se necessária uma revisão do índice de conforto de Fanger, de 1970, o mais amplamente utilizado no cenário internacional da arquitetura contemporânea. Essa revisão é embasada no fato das expectativas e das exigências dos usuários diferirem entre o edifício climatizado por meios artificiais por todo o tempo de ocupação e aquele que tem incorporado meios de climatização natural por todo ou parte do seu tempo de ocupação.
Como mencionado anteriormente, a partir da busca por um menor consumo de energia e da importância da satisfação e da boa produtividade dos usuários, o conforto ambiental (ergonômico, térmico, luminoso e acústico) tem um papel central nas decisões de projeto. Em termos de condicionamento ambiental, o projeto de arquitetura pode responder para três diferentes cenários de condições ambientais internas.
No primeiro cenário, tem-se um projeto totalmente passivo (free running building), em que o consumo de energia para a climatização é zero. Nesse caso, são as características do projeto arquitetónico e os padrões de ocupação que, interagindo com as condições ambientais externas, vão determinar as condições ambientais internas.
No segundo cenário, o edifício é dependente por todo o seu tempo de ocupação de um sistema artificial para o controle das condições ambientais internas, o que pode ser uma imposição do clima ou mesmo das especificidades do uso. Sendo assim, a arquitetura deve ser projetada para minimizar os gastos de energia para condicionamento artificial, seja para o arrefecimento, seja para o aquecimento.
No terceiro cenário, o uso do sistema artificial de climatização é parcial, ocorrendo apenas nos momentos do ano em que as condições ambientais internas estão fora dos padrões de desempenho estabelecidos, denominado condicionamento ambiental em modo misto (mixed-mode).
Cada um desses cenários requer conceções projetais distintas, englobando forma, materiais, organização interna das funções e outros aspetos, mesmo tomando-se um mesmo sítio, ou diferentes sítios com condições ambientais similares. Ou seja, um edifício projetado para a adoção do sistema artificial de climatização por 100% do tempo de ocupação vai apresentar características de projeto distintas de um outro edifício, pensado para a adoção do modo misto ou do condicionamento passivo.
Fundamentalmente, projetar para a eficiência energética e para o menor impacto ambiental por parte da climatização implica duas etapas de tomada de decisão. O passo 1 é reduzir a demanda do edifício por energia, concebendo a arquitetura para isso, com múltiplos aspetos de projeto. Uma vez que essa etapa tenha sido otimizada, e tendo sido consideradas todas as restrições, sejam elas decorrentes de recursos financeiros, do terreno, das condições locais, do uso, ou ainda de outra ordem, parte-se para o passo 2. Nesse momento, estudam-se as possibilidades de utilização dos sistemas mecânicos e elétricos mais eficientes e compatibilizados com os potenciais do projeto de arquitetura, como no uso da iluminação artificial como complemento da natural, por exemplo.
Seja no uso contínuo ou no modo misto, o uso de sistemas de climatização que sejam adaptáveis às mudanças ambientais externas incorpora sensores e controles de monitoramento dos ambientes externos e internos, para o sucesso da sua operação. O mesmo se dá para o caso da iluminação artificial, que pode e deve responder às contribuições da luz natural. Fazendo essa ponte entre exterior e interior, a automação predial é apropriada para a eficiência energética.
A fim de maximizar as possibilidades de adaptação do usuário às condições ambientais e, consequentemente, sua satisfação com o espaço, é possível introduzir e controlar a sua intervenção no sistema, por meio da automação predial. Edifícios de grande porte, de destaque no cenário internacional, apresentam soluções desse tipo, como nos casos em que o ar-condicionado é automaticamente desligado com a abertura das janelas. Interações desse tipo são observadas no edifício alto que abriga a sede do Commerzbank, em Frankfurt, concluído em 1998, no qual o acionamento das janelas é uma tarefa dos usuários, mediante uma sinalização de que o condicionamento artificial foi interrompido devido à existência de condições externas favoráveis.
Considerando-se esse conjunto de possibilidades para a climatização, as metas e os desafios para o edifício de baixo impacto ambiental provam ser distintos, de acordo com as características socioeconômicas e culturais do lugar. Nos Estados Unidos a ênfase nesse sentido é dada ao aumento da eficiência dos sistemas mecânicos e elétricos e à continuação do uso das estratégias ativas. Enquanto isso, a Europa vem trabalhando o aumento da eficiência dos sistemas mecânicos e elétricos, paralelamente à diminuição da dependência dos edifícios a esses mesmos sistemas, como uma retomada das estratégias passivas. Além disso, quando o projeto arquitetónico pressupõe a adoção de estratégias passivas, o resultado formal e espacial é distinto daqueles pensados para uso contínuo da climatização artificial.
A possibilidade de suprir parte da demanda energética com recursos renováveis representa um ganho para a sustentabilidade ambiental da arquitetura. Essa maneira de pensar o projeto arquitetónico segue um método que envolve desde a análise do clima até o detalhamento arquitetónico, abrindo um conjunto de possibilidades para as decisões de projeto.
Exemplos disso são amplamente encontrados no cenário internacional, principalmente na prática europeia.
Nesse momento da discussão, é importante colocar que a sustentabilidade de um especto de um edifício ou do meio urbano, como a eficiência energética aliada à geração de energia, por exemplo, não significa, necessariamente, a sustentabilidade do conjunto. Falar em sustentabilidade ambiental em função do conforto ambiental e da eficiência energética é cabível; porém, é preciso esclarecer que a questão ambiental na arquitetura vai muito além do conforto e da energia.
Edifício e Ambiente Construído
Experiências sobre a arquitetura sustentável apontam para a importância de um método de inserção do edifício que leve em consideração todos os aspetos de caracterização do contexto de intervenção, englobando fatores socioeconômicos, culturais e ambientais. Nessa análise, a cidade deve ser entendida dentro de seu contexto regional, envolvendo clima, disponibilidade de recursos naturais e suas relações econômicas com outros centros urbanos próximos, no qual tudo isso é somado ao desempenho dos edifícios vistos em conjunto.
O objetivo maior de um edifício sustentável deve ser fazer desse uma solução ambiental, social e economicamente viável no contexto global da sustentabilidade. Nesse sentido, as noções de impacto ambiental não devem ser resumidas às questões de consumo de energia, e sim ser ampliadas para os contextos local e global.
O edifício sustentável representa uma parcela do ambiente construído, devendo as suas qualidades urbanas e ambientais também seguir em direção à sustentabilidade. Assim, se o objetivo maior for reduzir o impacto ambiental das cidades e alcançar uma melhor qualidade ambiental urbana, em um cenário ideal, a busca pela arquitetura sustentável deve acontecer em três escalas: a do edifício, a do desenho urbano e a do planejamento urbano e regional. Nessa visão, os edifícios devem ser planejados de uma forma tal que contribuam para a diversidade de usos e classes sociais, a socialização do espaço público, a eficiência da infra-estrutura urbana e a qualidade ambiental do ambiente construído.
Nas discussões globais sobre sustentabilidade urbana, o tema da densidade assume um papel central, tendo em vista as vantagens para a otimização da infra-estrutura e os demais benefícios ambientais e socioeconômicos. Quanto aos modelos para a densidade populacional e construída, diferentes formas urbanas e arquitetônicas podem responder a um mesmo padrão de densidade, com diferentes configurações de espaços abertos, condições microclimáticas e distribuições de usos.
Entretanto, a compacidade e a verticalização das cidades podem causar efeitos climáticos adversos, resultando no comprometimento do desempenho ambiental e energético das construções e da qualidade dos espaços urbanos, caso não sejam aplicados critérios ambientais condizentes com o clima do lugar em questão. Assim, tais critérios devem contemplar um equilíbrio entre as condições de adensamento requeridas para atingir certas metas de economia de energia e racionalização do uso de recursos materiais, e aquelas necessárias à manutenção ou à melhoria da qualidade do ambiente externo. Entretanto, esse ponto de equilíbrio ainda está em discussão, e tudo indica que não existe um modelo universal para resolver essa questão, mesmo que sejam possíveis, com o desenvolvimento das várias pesquisas em andamento no cenário global, metodologias comuns de abordagem.
Paralelamente, experiências isoladas de edifícios projetados para reduzir o impacto ambiental da arquitetura continuam sendo válidas para o avanço do tema, mas deve ser lembrado que a transformação do ambiente construído em direção à sustentabilidade ambiental urbana depende de uma abordagem mais complexa e mais ampla, envolvendo várias escalas de atuação.
Assim, é preciso responder à seguinte pergunta: que cidades queremos construir? A partir da resposta podem ser definidos o desenho urbano, as tipologias arquitetónicas, as características ambientais dos espaços abertos e as tecnologias adequadas para a cidade e para o edifício, entre outros aspetos do ambiente construído. Os planos atuais de desenvolvimento urbano de Londres, Frankfurt e Roterdão são exemplos do esforço para responder a essa pergunta, abordando inclusive questões de desempenho ambiental das edificações.
Em outras palavras, a cidade deve ser planejada e gerenciada para que os edifícios, em conjunto, tenham sua eficiência e desempenho otimizados, somando impactos positivos. Dessa forma, intervenções urbanas que consideram os diversos sistemas que compõem as cidades, envolvendo infraestrutura, espaços abertos e edifícios guardam o potencial de uma transformação positiva do impacto das cidades sobre o meio natural e o próprio meio urbano.
Na resposta à pergunta “Que cidades queremos construir?” aparecem as primeiras premissas para uma intervenção na cidade. Em Jacobs (2000), a autora explica que os princípios do planeamento urbano devem evoluir para uma compreensão das cidades como um sistema orgânico. A esse respeito, Girardet (1999) também coloca a necessidade de uma redefinição do modelo urbano convencional de consumo dos mais variados recursos.
Battle e McCarthy (2001) definem o funcionamento das cidades, chamando-o de metabolismo urbano, como uma composição de seis ciclos, em que cada um contém características particulares, porém com influências mútuas. São eles: 1) transporte; 2) energia; 3) água; 4) resíduos; 5) microclima, paisagem natural e ecologia; e 6) materiais, construções e edifícios. Os autores destacam que as decisões de transformação de cada um desses ciclos, com o objetivo de minimizar os aspetos de impacto ambiental, são específicas da localidade, porém com influências de questões econômicas, sociais e culturais de âmbito regional, nacional e mesmo global.
Pensando dessa maneira, em primeiro lugar devem ser estabelecidas as metas para o consumo e a origem de recursos como água e energia; em segundo está a definição para a escolha da tecnologia e a determinação da eficiência dos processos de consumo desses recursos (na operação dos edifícios); e, em terceiro, devem ser estabelecidas metas e tecnologias de gerenciamento da consequente geração de resíduos, incluindo a poluição atmosférica. A quantidade desses recursos que serão gerados, reutilizados e reciclados dentro dos limites físicos da cidade, irão caracterizar o compromisso da sociedade urbana com questões imediatas de
impacto ambiental, em última instância. Com esse olhar sobre o ambiente construído, a busca pela sustentabilidade urbana vem ao encontro das seguintes metas: (a) preservação e liberação de áreas naturais pelos efeitos e vantagens da compacidade urbana;
(b) proximidade, diversidade e uso misto (socialização do espaço público);
(c) maior eficiência energética (e menor poluição) pelo sistema de transporte;
(d) microclimas urbanos mais favoráveis ao uso do espaço público e ao desempenho ambiental das construções;
(e) edifícios ambientalmente conscientes;
(f) consumo consciente dos recursos em geral; e
(g) reúso e reciclagem (diminuição do impacto ambiental proveniente da geração de resíduos em geral).
Enriquecendo a discussão de sustentabilidade urbana, a revitalização de áreas urbanas de diferentes configurações e usos é uma alternativa de ocupação de áreas degradadas e desvalorizadas (brownfields), em oposição à expansão urbana, com a ocupação de áreas verdes (greenfields). Em suma, os principais objetivos de planos como esses são:
(a) ocupar áreas degradadas inseridas na cidade, otimizando o uso da infra-estrutura disponível com base em parâmetros de densidade e uso misto;
(b) conectar áreas da cidade, superando os obstáculos físicos existentes;
(c) melhorar a qualidade ambiental da área como um todo;
(d) otimizar o consumo de energia nos edifícios e na cidade; e
(e) aumentar o valor ambiental e socioeconômico de uma área existente, ou restaurar o seu valor inicial.
O desenvolvimento da arquitetura e do ambiente construído em direção à sustentabilidade ambiental, considerando benefícios socioeconômicos, implica uma revisão do processo projetual convencional, em que métodos de pesquisa pró-projecto remetem a uma interação maior entre pesquisa e proposição, com a inclusão de novas variáveis, compondo arquitetura, desenho urbano e planeamento em suas várias escalas.
Fontes:
- http://www.google.cv/url?sa=t&rct=j&q=arquitetura%20sustentavel&source=web&cd=9&ved=0CFkQFjAI&url=http%3A%2F%2Fseer.ufrgs.br%2Fambienteconstruido%2Farticle%2Fdownload%2F3720%2F2071&ei=6RsSUublHLDY7Abt0IHwCw&usg=AFQjCNGfpiBjBpv19_QohGohgv0coMp9eA;
- http://noticias.arq.com.mx/
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