Enquanto serviu como professor visitante em Benvento, nos arredores de Nápoles, na Itália, Adrian Bejan notou parte da arquitetura local: todos os telhados eram os mesmos. Nas pequenas estruturas antigas, os aglomerados de grupos pareciam muito chamas de xale, talvez fosse apenas o estilo do tempo.
Ou provavelmente os antigos fabricantes romanos estavam em alguma coisa. Bejan, um proeminente professor de engenharia mecânica de Ja Jones Duke, era uma pessoa adequada para encontrar a resposta.
Sentado com lápis e papel atravessou a equação de Bezan e os cálculos que lidam com o fluxo de calor e transferem entre dois tamanhos semelhantes: uma seção transversal triangular e um teto longo com um cone circular. Os resultados obtidos em colaboração com Pageman Mardanpur, uma engenharia mecânica e material da Universidade Internacional da Flórida, foram publicados no The Hit and Mass Transfer Journal on -line em 28 de março. Eles mostraram que o telhado era na verdade o tamanho do telhado que torna a idéia do máximo – a antiga geração de arquitetos italianos sabia o que estavam fazendo.
“Os bolsos e o sótão do ar argumentaram que os isoladores são basicamente os bolsos do vento em forma”, disse Bejan. “Embora a conservação de energia seja um boato popular hoje, era uma questão de sobrevivência há muitos anos”.
Os detalhes de agachamento ou um teto longo determinam como o ar funcionará nele. Dando um aro A ou um único pico em um cone redondo, se esse pEAP estiver a menos de um metro e meio de altura, o ar fluirá suavemente e uniformemente sobre ele, como água roubada água sob a lateral da pia. No entanto, se o pico tiver mais de um metro e meio de altura, o ar girará em um caos como a fumaça está flutuando no ar.
Com base na física do fluxo de ar e na transferência de calor, se um pico de telhado for inferior a um metro a menos de um metro, deve ser cerca de três ou quatro vezes mais largo que mais alto para reduzir os danos causados pelo calor. E se um pico de telhado for um metro e meio de altura que um metro e meio, deve ser um triângulo equivalente com a proporção de largura a partir de uma altura.
Talvez surpreendentemente, eles são aproximadamente a mesma proporção encontrada em inúmeros habitats antigos e humildes feitos em todo o mundo. E eles estão muito perto do telhado que viram no sul da Itália naquele dia.
“Esse tipo de insight não é difícil de argumentar, mas é fácil ignorar, embora haja exemplos em todos os lugares”, disse Bejan. “Nossos alunos – e seus professores – é importante abrir sua imaginação e perguntar por que as coisas são assim” “
Bejan suspeita que, por alguns dias, os arquitetos estavam aplicando termodinâmica ao design do telhado, ele não achava que suas formas fossem acidentalmente. Ele diz que não é difícil imaginar que a casa de um vizinho seja mais quente que a outra e copiou repetidamente seu design.
Esta é uma lição, ele diz que os arquitetos modernos podem considerar.
“As casas e edifícios de hoje são projetados para serem o mais eficiente possível”, disse Bejan. “Mas, que eu saiba, alguém não está considerando o tamanho físico do edifício ou qualquer coisa como qualquer veículo ou animal, como uma variável que pode ajudar nessa habilidade e talvez devêssemos ser”.
Este trabalho foi apoiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA (FA 9550-23-1-0716, FA 9550-22-1-0525.