Computer simulation for evaluation of the effects of modifications in self-built houses in ventilation

Abstract

A ventilação natural é um dos fatores importantes na qualidade e no conforto da habitação. Para ser eficiente, é necessário que o projeto seja adequado à realidade urbana e climática da região. No Estado de São Paulo, a casa autoconstruída , em geral, não recebe o apoio técnico necessário para a qualidade desejada do projeto. Muitas vezes, a falta de qualidade se reflete aos parâmetros de conforto dos moradores. Dentre esses parâmetros, a ventilação, ao redor das edificações, depende da implantação tanto do loteamento, quanto das edificações que oferecem, ou não, condições de arejamento e ventilação. Dentre as maneiras de estudar-se a ventilação natural, optou-se, nesse trabalho, pelo método baseado em simulações computacionais, com utilização de CFD (Computational Fluid Dynamics), através do software Phoenics. A proposta do projeto é avaliar, através de modelagem computacional, as alterações na ventilação natural no espaço do lote padrão, exterior às habitações; ocasionadas por transformações construtivas nestas edificações. A partir de um banco de dados existente sobre loteamentos autoconstruídos em Campinas/SP, em 2000, verifica-se, após cinco anos, modificações projetuais nas habitações do loteamento São José, analisando-se as alterações no domínio do lote e averiguando seus efeitos sobre a ventilação. A inserção do problema no software divide-se em três momentos de análise: 1-) parâmetros de simulação a serem utilizados; 2-) ar externo e a relação com o entorno próximo; 3-) entorno próximo e a relação direta com a área livre do lote. Como forma de relacionar os valores virtuais com a realidade, foi proposta uma quadra típica, contendo habitações reais existentes no bairro onde se coloca, lado a lado, a mesma habitação com e sem as alterações encontradas no período de cinco anos. A análise para os valores de convergência é feita através de gráficos e as alterações são monitoradas por meio de videos retirados do próprio software, nos quais é possível analisar, pela construção de linhas de corrente específicas, as diferenças gerais em cada casa. Os resultados demonstram a interferência das alterações dos projetos na velocidade e no fluxo do vento. A observação geral da quadra, e o diagnóstico de cada casa, constatam as alterações na relação do fluxo e velocidade do vento na malha urbana, as quais, na maior parte dos casos, são negativas. A contribuição do trabalho é a constatação de que: a-) alterações particulares interferem no fluxo do vento do espaço externo, repercutindo nas áreas urbanas do entorno próximo; b-) geram recirculação do ar quando são a modificação consiste na construção de coberturas, ou seja, superfícies horizontais; c-) aumentam a geração de vórtices nas vias locais, quando utilizados muros ao invés de grades, isto é, alterações verticais. Quanto à urbanização das autoconstruções, o trabalho contribui para a conscientização sobre o problema da largura cada vez menor das vias locais e possíveis melhorias nas diretrizes para autoconstrutoresNatural ventilation is one of the important factors in housing quality and comfort. It is necessary that the project is adequate to the urban reality of the region and climate so that ventilation is effective. In the State of São Paulo, self-built houses often do not receive the necessary technical support to the desired quality of the project. Often, the lack of quality is reflected in the parameters of comfort for residents. Among these parameters, ventilation around the buildings depends on the site planning, which defines the conditions of aeration and ventilation. Among the research methods for natural ventilation, in this work it was chosen that based on computer simulations, through CFD (Computational Fluid Dynamics), using the software Phoenics. The aim of the work is to evaluate through computational modelling the changes in natural ventilation in the space of the standard lot, outside the house, due to constructive modification in these buildings. From a database on existing lots characterized by self-built houses in Campinas, SP, in 2000, is was observed, after five years, the design modifications in the housing of the settlement São Jose, analysing the alterations in the lot and examining their effects on ventilation. The insertion of the problem in the software is divided into three stages of analysis: 1 -) simulation parameters to be used, 2 -) external air in its relation with the surrounding, 3 -) and the near surrounding in its relationship with the open area of the lot. In order to relate the virtual values with the reality, a typical block was proposed, containing existing houses in the neighbourhood, placed side by side, the same houses with and without the occurred modifications in the five years. The convergence analysis for the values is carried out through graphs and changes are monitored by means of videos obtained from the software, where it is possible to verify, through specific stream lines, the general differences in each house. The results show the interference of changes in the projects and in the wind flow velocity. The general observation of the block, and the diagnosis of each house, show the changes in the flow and wind speed in the urban network, which in most cases are negative. The contribution of this work is the fact that: a-) individuals changes affect the wind flow from the outer space, with consequences in the nearby urban areas b-) they generate recirculation of air when the modification is the construction of roofs, that is, horizontal surfaces, c-) they increase the generation of vortices in local streets, where walls are used instead of fences, that is, with vertical changes. In relation to self-built urban settlements, the work contributes to the awareness of the problem of ever smaller width of local streets and possible improvements in guidelines for selfbuilder