Na atualidade há diversos processos industriais onde a climatização e o controle de impurezas do ar são imprescindíveis. Mas para aplicações residenciais a maior preocupação é o conforto térmico.

Segundo a ASHRAE, conforto térmico é um estado de espírito que reflete satisfação com o ambiente térmico que envolve uma pessoa. É, portanto, uma sensação subjetiva que depende de aspectos biológicos, físicos e emocionais dos ocupantes, não sendo, desta forma, possível satisfazer, com uma determinada condição térmica, todos os indivíduos que ocupam um recinto.

O estudo do conforto térmico tem como objetivo a determinação das condições ambientais que possibilitam o conforto térmico para um maior número possível de pessoas. Esta sensação de conforto depende da facilidade com que o indivíduo estabelece um balanço térmico com o meio, com o intuito de manter a temperatura interna corporal em 37°C.

Mesmo que o equilíbrio térmico seja alcançado, uma pessoa pode não se sentir confortável, por exemplo, se estiver na presença de um campo assimétrico de radiação. O corpo humano pode perder calor pela evaporação do suor, bem como receber ou ceder calor para o ambiente pelos mecanismos de respiração, radiação e convecção, dependendo da temperatura do ar.

Segundo Paul Fanger, (que ficou conhecido como o pai do conforto térmico) é possível dividir os fatores que afetam a sensação do conforto térmico em variáveis individuais e ambientais. As principais variáveis individuais são o tipo de atividade e o vestuário; e as principais variáveis ambientais são: temperatura de bulbo seco do ar, temperatura média radiante, velocidade relativa do ar e umidade relativa do ar. Deve-se observar, no entanto, que a sensação global de conforto do indivíduo é uma sensação mais complexa, devido à interação ou interdependência entre o conforto térmico, conforto olfativo, conforto acústico e visual.

A transferência de calor pelo corpo pode ser realizada por quatro maneiras distintas: evaporação, radiação, convecção e condução, conforme ilustrado na Figura 1.

Figura 1- Trocas térmicas do homem com o seu meio.

Dessas, a condução geralmente é desprezada, pois a área do corpo em contato com alguma superfície é muito pequena e ocorre em intervalos de tempo muito curtos. Perdas por evaporação ocorrem de três maneiras: pela exalação de vapor d’água dos pulmões; por perspiração insensível e pelo suor. A perspiração é uma consequência da filtração dos líquidos do corpo pela pele, formando gotas microscópicas de umidade em sua superfície. Estas gotas, devido ao seu tamanho reduzido, evaporam-se muito rapidamente. Um processo completamente diferente é o do suor. Quando existe a tendência de aumento da temperatura do corpo, o hipotálamo determina o aumento da perda de calor do corpo por evaporação, fazendo com que as glândulas sudoríparas inundem áreas estratégicas da pele com suor.

Lembrando que a perda de calor por evaporação de uma superfície molhada é uma função do grau de umidade do ar e da velocidade do ar. Quanto mais seco o ar, mais fácil a evaporação do suor.

O corpo perde calor por radiação para o ambiente se a temperatura média da superfície do corpo for maior do que a das superfícies vizinhas. O valor médio da temperatura da superfície do corpo é influenciado pelo tipo de roupa usada e pela superfície exposta do corpo da pessoa. A temperatura das superfícies vizinhas do recinto em que a pessoa se encontra, denominada temperatura radiante média, pode variar de um ponto para o outro do recinto e pode ser determinada com um termômetro de globo ou esfera, especialmente desenvolvido para esse fim.

Da mesma maneira, o corpo perde calor por convecção desde que sua temperatura média superficial exceda a temperatura ambiente de bulbo seco, podendo ser incrementada pelo aumento da velocidade do ar, como vimos no estudo da convecção.

Em 1970, Paul Fanger publicou um estudo no qual expôs um modelo matemático que permite calcular a porcentagem de indivíduos satisfeitos em um determinado ambiente. O modelo proposto por Fanger consiste na determinação do Voto Médio Previsto (PMV), utilizando-se para tanto de uma escala psico-física. O estudo do conforto térmico tem como objetivo a determinação das condições ambientais que possibilitam o conforto térmico para um maior número possível de pessoas. A escala proposta varia de -3 a +3, onde -3 corresponde à sensação de muito frio, -2 à sensação de frio, -1 de ligeiramente frio, 0 de neutralidade térmica (nem frio nem quente), +1 ligeiramente quente, +2 à sensação de quente e +3 à sensação de muito quente (Figura 2).

Figura 2- Escala de conforto térmico.

Fanger também apresentou uma equação que relaciona o nível de conforto térmico com o tipo de atividade, a resistência térmica do vestuário, a temperatura do ar, temperatura média de radiação das superfícies vizinhas, e pressão parcial de vapor.

Para melhorar o desempenho térmico das edificações e o bem estar dos ocupantes com menor necessidade de condicionamento é importante a construção de superfícies externas com menor taxa de transferência de calor e projetos mais eficientes, que facilitem a entrada de energia solar no inverno e protejam a edificação do excesso de radiação no verão (Figura 3).

 

Figura 3- Trocas de calor com o espaço construído.

Novos materiais com maior eficiência de isolamento estão sendo cada vez mais utilizados nas fachadas e coberturas dos edifícios. Apesar do aumento nos custos de construção, há estudos que mostram que ao longo do ciclo de vida do edifício a economia com a climatização pode superar o aumento inicial do preço.