refere-se às tecnologias usadas em construções objetivando a redução da temperatura sem o uso de fontes de energia extrínsecas à própria construção e suas redondezas, ou seja, sem consumo de energia elétrica ou combustíveis. A ideia é constituir um microclima na construção utilizando-se apenas de fontes de energia e forças naturalmente disponíveis, por exemplo, os ventos, a propriedade do ar quente de subir (o calor do sol usado, p. ex. na chaminé solar), a propriedade da água de resfriar o ar quando evapora (resfriamento evaporativo), etc. Com este objetivo, as propriedades dos materiais são intensamente utilizadas (reflexão, absorção e emissão da energia irradiante do sol, armazenamento maior ou menor do calor…) e também a posição e formato da habitação com relação aos ventos e ao sol, a disposição de janelas, telhados e portas, lagos e vegetação na construção e no entorno.
O corpo humano na construção
Entender a forma como o corpo humano perde calor é de fundamental importância quando se busca maximizar o conforto térmico numa construção. A evaporação do suor A transpiração do suor é o principal mecanismo de perda de calor do corpo humano, sendo este o mecanismo primordial de regulação da temperatura do corpo quando a temperatura ambiente está maior do que a da pele (acima de 33 °Chttp://hypertextbook.com/facts/2001/AbantyFarzana.shtml).
Quanto mais a temperatura ambiente se aproxima de 32-33 °C, maior o desconforto térmico. Se a temperatura ambiente supera 32-33º e a evaporação do suor for dificultada, não apenas o desconforto térmico se torna cada vez mais extremo como também pode levar à morte por hipertermia.
A evaporação do suor permite o resfriamento evaporativo do corpo, possibilitando que a superfície do corpo (e daí a temperatura interna) possa alcançar temperaturas menores do que a ambiente, dissipando o calor gerado pelo próprio metabolismo corporal e a garantindo manutenção da temperatura corporal interna em torno de 36 °C.http://www.rwc.uc.edu/koehler/biophys/8d.html
Veremos adiante os principais fatores que promovem ou dificultam a evaporação do suor, isto é, uma maior ou menor sensação de calor.
Papel primordial da ventilação e da umidade relativa do ar na taxa de evaporação do suor Quanto maior a taxa de evaporação do suor, mais o corpo é resfriado. Dois fatores determinam a taxa de evaporação do suor: a umidade relativa do ar e a ventilação:
a) Umidade relativa do ar: Quanto menor a umidade relativa do ar, maior a taxa evaporativa do suor. Se a umidade relativa se aproximar de 100%, isto significa que a capacidade do ar de conter mais vapor do que já contém tende a ser nula, reduzindo ao mínimo a taxa de evaporação do suor e levando ao máximo o desconforto término no caso de a temperatura ambiente se aproximar ou superar a do corpo humano. Felizmente, na maioria dos climas da terra, a umidade relativa se aproxima de 100% apenas durante precipitações (chuva), fenômeno atmosférico que, por si mesmo, reduz significativamente a temperatura ambiente. Em geral, quanto maior a temperatura ambiente, menor é a umidade relativa do ar (inclusive em climas tropicais úmidos), visto que, quanto maior a temperatura, mais o ar se expande, aumentando sua capacidade de conter vapor (inversamente, quanto menor a temperatura, mais o ar se contrai, reduzindo sua capacidade de conter vapor).
b) ventilação: quanto maior a velocidade do ar que passa sobre a superfície do corpo humano, maior a taxa de evaporação do suor. Deve-se observar que a ventilação por si mesma não reduz a temperatura ambiente, ela apenas aumenta a taxa de evaporação do suor, isto é, promovendo o resfriamento evaporativo do corpo humano. Ademais, a ventilação dissipa a umidade que se acumularia no interior da construção, melhorando o conforto térmico.
Pode-se verificar em nosso corpo a enorme eficácia do resfriamento evaporativo quando, num dia quente, permanecendo molhado após um banho, secamos nosso corpo em frente a um ventilador. Por exemplo, no dia 4 de fevereiro de 2010, no Rio de Janeiro, a temperatura do ar alcançou 40 °C, a máxima do ano, por volta de 4 horas da tarde (http://www.wunderground.com/history/airport/SBAF/2010/2/4/DailyHistory.html), mas a umidade relativa do ar estava em 27%, e a pressão atmosférica estava em 1009 hPa; consequentemente, a temperatura de bulbo úmido era de apenas 24,2 °C, sendo esta a temperatura alcançada por uma superfície molhada exposta ao ar, como por exemplo, a pele molhada, naquele dia mais quente do ano. Para calcular a temperatura de bulbo úmido (wet bulb temperature) a partir da temperatura do ar e da humidade relativa, há na internet calculadoras, como esta: .
Em suma, é de absoluta importância a ventilação e do controle da umidade (por exemplo, a desativação dos sistemas evaporativos passivos quando umidade estiver alta) para o conforto térmico na construção.
Clima quente e úmido, clima quente e árido e clima temperado Diferentes estratégias de construção devem ser utilizadas conforme o clima. Os climas quentes e áridos se caracterizam por terem um grande diferença de temperatura entre o dia e a noite (em geral, os dias são extremamente quente e as noites, extremamente frias). Nessas condições, é fundamental que a construção tenha uma grande massa térmica, com muros grossos, com grande resistência a troca de calor e simultaneamente com grande capacidade de armazená-lo, de modo que demore o máximo de tempo para que o calor do dia penetre na habitação e para que o calor armazenado na construção durante o dia mantenha uma temperatura confortável em seu interior durante a noite. Com isso, o interior da construção tende a manter sempre uma temperatura próxima à média entre a máxima do dia e a mínima da noite, ou seja, durante o dia, menor que ao ar livre e, durante a noite, maior que ao ar livre. Devido à baixa umidade relativa do ar, os climas áridos também podem se beneficiar ao máximo do resfriamento evaporativo proporcionado pela água.
Em climas quentes e úmidos, as construções não dispõem dessa grande variação de temperatura ambiente entre o dia e a noite e, consequentemente, sua massa térmica deve ser a menor possível, pois é preciso evitar ao máximo que o calor se acumule na construção, o que faria com que a temperatura em seu interior tenda sempre (de dia e de noite) a ser maior do que a temperatura ao ar livre (durante o dia, o sol aquece o telhado a temperaturas que podem chegar a 70º e, se a massa térmica é muito grande, esse calor tem dificuldade para ser dissipado, fazendo o interior ter sempre uma temperatura superior à do ar livre). Para isso os muros devem ser construídos de materiais leves e finos. Formas de sombreamento (árvores, toldos…) das paredes expostas ao sol devem ser providenciadas. Além disso, neste clima, devido à alta umidade, o resfriamento evaporativo tem menos efeito, mas também é útil, porque os dias mais quentes sem chuvas sempre tendem a ter uma umidade relativa do ar suficientemente reduzida para que o resfriamento evaporativo tenha um efeito significativo.
O clima temperado exige uma construção que seja um meio termo entre as duas estratégias anteriores.
O Telhado thumb|250px|Exemplo de telhado verde (L'Historial de la Vendée, um museu francês) thumb|Telhado verde
Cerca de 80% do calor que adentra uma construção é proveniente diretamente da energia irradiante do sol. O telhado absorve diretamente essa radiação eletromagnética do sol no amplo espectro que vai do ultravioleta ao infravermelho, passando pelo espectro visível, e daí, essa energia absorvida pelo telhado é emitida para o interior da construção, por condução e por irradiação no espectro infravermelho (radiação de corpo negro), invisível à olho nu. No entanto, a absorção de energia solar pelo telhado pode ser reduzida. Telhados que refletem a luz solar (quanto mais branca a cor do telhado, maior a reflexão, por exemplo, telhados pintados de cores claras, ou os de alumínio polido podem refletir até 90% da energia do sol) e possuam pouca absorção e emissividade de energia eletromagnética são, portanto, desejáveis.
O isolamento térmico entre o telhado e a construção, como o uso de forros ventilados e subcoberturas reflexivas da radiação infravermelha são bastante efetivos na redução do calor proveniente do sol.
A aspersão de água no telhado também é um método efetivo, devido ao fenômeno do resfriamento evaporativo.
Telhados vivos (isto é, recobertos com vegetação) podem ser capazes de reduzir a temperatura no interior da habitação inclusive a ponto de ser menor do que temperatura ao ar livre graças ao resfriamento evaporativo causado pela evapotranspiração. O mesmo efeito pode ser possível com a construção de um lago raso no telhado.
Construções debaixo da terra ou no interior de pedras aproveitam-se do benefício de que, ali, a temperatura durante todo o ano tende a manter-se próxima à média anual da região.
Posição e formato da construção em relação ao sol Uma construção estreita e alongada no sentido leste-oeste atenua o aquecimento provocado pela energia irradiante do sol,porque tem uma superfície menor exposta ao sol durante seu trajeto no céu. thumb|Movimento Aparente do sol no Hemisfério Sul thumb|Movimento Aparente do Sol no Hemisfério Sul Conceitos abaixo, válidos para o hemisfério Sul. Um fator muito importante que deve-se levar em consideração ao construir ou comprar um imóvel, é a questão da orientação solar, ou seja, o posicionamento da edificação em relação ao sol. O desejo comum da maioria da população é que, para viver de forma confortável, a habitação ofereça calor nas estações mais frias e maior refrescância nas estações mais quentes. Para atender a essa demanda de forma satisfatória, aconselha-se projetar as principais aberturas da moradia no sentido Norte. Este fato é explicado pela variação angular que ocorre entre o Sol e a superfície da Terra no decorrer do ano. Nas estações mais frias, o Sol forma um ângulo pequeno em relação à Terra, portanto, fachadas voltadas para o Norte recebem insolação durante elevado percentual do dia. Já nas estações mais quentes, observa-se um ângulo bem maior, desta forma a incidência solar ultrapassa as coberturas das casas na maior parte do dia, assim um pequeno beirado nas coberturas sobre as fachadas voltadas para o Norte, já proporcionaria sombra para as mesmas. Edificações com fachadas com orientação Sul são ótimas em situações em que a luz solar é totalmente INDESEJADA, como por exemplo em estúdios fotográficos. No inverno, o lado Sul não recebe Sol em momento algum e no verão apenas nas primeiras horas do dia. Os lados Leste e Oeste possuem características similares tratando-se de incidência solar, porém em momentos diferentes do dia. Fachadas à Leste recebem sol na parte da manhã até o meio-dia e à Oeste, na parte da tarde até o ocaso. "Em geral, ambientes voltados para o Oeste tendem a ser mais quentes do que os voltados para o Leste, apesar de receberem o mesmo número de horas de Sol, porque recebem Sol no período do dia em que a inércia térmica proveniente da noite anterior (frescor noturno) já foi vencida."MASCARÓ, Lúcia R. de - "Energia na Edificação"
Proteção contra a Insolação Pode-se afirmar que a principal causa do desconforto térmico no Verão é a insolação. Paredes Nas paredes os efeitos da insolação não é tão significativo como em coberturas, para sua proteção pode-se optar por: - tintas claras - sombreamento por meio de para-sóis ou vegetação - aplicação de materiais isolantes no lato de fora (para não prejudicar a inércia térmica da habitação) - paredes com grande capacidade calorífica Coberturas A proteção contra a insolação em coberturas pode ser feita com o uso de: - forro - telhas de coloração claras - isolantes térmicos - materiais com grande Inércia Térmica