Avaliação de modelos de índices adaptativos para uso no projeto arquitetônico bioclimático

What kind of adaptive index is suitable for use in Brazil, being able to reflect the condition of acclimatization of the population in its results? This work has as objective the identification of an adaptive thermal comfort index adjusted to different existing climatic conditions in Brazil that can be used at the initial stages of the building project. The methodology adopted in this work is the comparison among four different adaptive indices and those ones validated by regional Brazilian studies in different climatic regions. Moreover, the four adaptive models were used as project tools when designing solar devices in different Brazilian cities. The performance of the devices was evaluated by means of computational simulation. The result was the selection of an index and range of comfort better sensitive to the different Brazilian climatic conditions. We found out that these indices are important tools in bioclimatic design, but its use in assessing the environmental comfort of the users has limitations.Qual modelo de índice adaptativo é adequado para uso no Brasil, sendo capaz de refletir a condição de aclimatação da população em seus resultados? Este trabalho tem por objetivo a identificação de um índice de conforto adaptativo adequado às diferentes condições climáticas existentes no país e que possa ser utilizado nas etapas iniciais de projeto. A metodologia adotada neste trabalho é a comparação entre quatro diferentes índices de conforto adaptativo, com os parâmetros de conforto térmico definidos por estudos regionais brasileiros de conforto térmico e de seu uso para diferentes condições climáticas. Além disso, os quatro modelos são utilizados como ferramenta de projeto no dimensionamento de dispositivos de proteção solar em diferentes cidades brasileiras, sendo o desempenho dos dispositivos avaliado por meio de simulação computacional. O resultado é a seleção de um índice e de uma faixa de conforto com melhor resposta para as diferentes condições climáticas brasileiras. Observou-se que esses índices são ferramentas importantes no projeto bioclimático, mas seu uso na avaliação do conforto ambiental dos usuários possui limitações

Análise do Impacto do Coeficiente de Pressão na Simulação de Ventilação Natural em Ambientes Internos

Para climas predominantemente quentes, a ventilação possui papel fundamental no conforto térmico ao retirar carga térmica dos ambientes e auxiliar nos processos de trocas térmicas do usuário. No entanto, os processos de ventilação natural não são elementares, demandando modelagens complexas para sua estimativa e verificação das exigências de conforto térmico. O objetivo deste trabalho é comparar diferentes estimativas de coeficiente de pressão de ventos para uma edificação: estimados pelo EnergyPlus e por simulação em CFD, assim como os respectivos impactos na renovação do ar dos ambientes. Foi estudada uma edificação educacional localizada em Palmas, TO, com uma geometria e soluções de ventilação natural complexas. Às taxas de renovação de ar obtidas com os coeficientes de pressão calculados pelo EnergyPlus e os coeficientes nulos, aplicou-se o indicador de desempenho desvio médio (MBD) para avaliar a sub ou superestimação em relação às taxas de renovação de ar resultante da simulação com os coeficientes de pressão obtidos pelo CFD. Os resultados mostram que apesar de o comportamento das curvas de renovação de ar ser similar com os coeficientes de pressão do CFD e do EnergyPlus, os resultados obtidos com o EnergyPlus tendem a subestimar as taxas de renovação de ar. Não é recomendado para edificações com geometria não retangular e/ou complexa o uso do EnergyPlus para o cálculo dos coeficientes de pressão e o uso de coeficientes nulos. Recomenda-se a obtenção dos coeficientes de pressão através de simulações com um CFD

Análise do Impacto do Coeficiente de Pressão na Simulação de Ventilação Natural em Ambientes Internos

For predominantly hot climates, ventilation plays a fundamental role in thermal comfort by removing the thermal load from the environments and assisting in the user's thermal exchange processes. However, natural ventilation processes are not elementary, demanding complex modeling for estimating and verifying thermal comfort requirements. The objective of this work is to compare different estimates of wind pressure coefficient for a building: estimated by EnergyPlus and by CFD simulation, as well as the respective impacts on the renewal of ambient air. An educational building located in Palmas, TO, with complex geometry and natural ventilation solutions was studied. To the air renewal rates obtained with the pressure coefficients calculated by EnergyPlus and the null coefficients, the average deviation performance indicator (MBD) was applied to evaluate the under or overestimation in relation to the air renewal rates resulting from the simulation with the pressure coefficients obtained by CFD. The results show that although the behavior of the air change curves is similar with the CFD and EnergyPlus pressure coefficients, the results obtained with EnergyPlus tend to underestimate the air change rates. It is not recommended for buildings with non-rectangular and/or complex geometry to use EnergyPlus to calculate pressure coefficients and the use of null coefficients. It is recommended to obtain the pressure coefficients through simulations with a CFD.Para climas predominantemente cálidos, la ventilación juega un papel fundamental en el confort térmico al quitar la carga térmica de los ambientes y asistir en los procesos de intercambio térmico del usuario. Sin embargo, los procesos de ventilación natural no son elementales y exigen un modelado complejo para estimar y verificar los requisitos de confort térmico. El objetivo de este trabajo es comparar diferentes estimaciones del coeficiente de presión del viento para un edificio: estimado por EnergyPlus y por simulación CFD, así como los respectivos impactos en la renovación del aire ambiente. Se estudió un edificio educativo ubicado en Palmas, TO, con geometría compleja y soluciones de ventilación natural. A las tasas de renovación de aire obtenidas con los coeficientes de presión calculados por EnergyPlus y los coeficientes nulos, se aplicó el indicador de desempeño de desviación promedio (MBD) para evaluar la sub o sobreestimación en relación a las tasas de renovación de aire resultantes de la simulación con los coeficientes de presión obtenidos. por CFD. Los resultados muestran que aunque el comportamiento de las curvas de renovación de aire es similar con los coeficientes de presión CFD y EnergyPlus, los resultados obtenidos con EnergyPlus tienden a subestimar las tasas de renovación de aire. No se recomienda para edificios con geometría no rectangular y/o compleja utilizar EnergyPlus para calcular los coeficientes de presión y el uso de coeficientes cero. Se recomienda obtener los coeficientes de presión mediante simulaciones con un CFD.Para climas predominantemente quentes, a ventilação possui papel fundamental no conforto térmico ao retirar carga térmica dos ambientes e auxiliar nos processos de trocas térmicas do usuário. No entanto, os processos de ventilação natural não são elementares, demandando modelagens complexas para sua estimativa e verificação das exigências de conforto térmico. O objetivo deste trabalho é comparar diferentes estimativas de coeficiente de pressão de ventos para uma edificação: estimados pelo EnergyPlus e por simulação em CFD, assim como os respectivos impactos na renovação do ar dos ambientes. Foi estudada uma edificação educacional localizada em Palmas, TO, com uma geometria e soluções de ventilação natural complexas. Às taxas de renovação de ar obtidas com os coeficientes de pressão calculados pelo EnergyPlus e os coeficientes nulos, aplicou-se o indicador de desempenho desvio médio (MBD) para avaliar a sub ou superestimação em relação às taxas de renovação de ar resultante da simulação com os coeficientes de pressão obtidos pelo CFD. Os resultados mostram que apesar de o comportamento das curvas de renovação de ar ser similar com os coeficientes de pressão do CFD e do EnergyPlus, os resultados obtidos com o EnergyPlus tendem a subestimar as taxas de renovação de ar. Não é recomendado para edificações com geometria não retangular e/ou complexa o uso do EnergyPlus para o cálculo dos coeficientes de pressão e o uso de coeficientes nulos. Recomenda-se a obtenção dos coeficientes de pressão através de simulações com um CFD

Discussion of the limits of the thermal properties of building envelopes according to Brazilian thermal performance standards.

As normas de desempenho t?rmico de edifica??es t?m como um de seus objetivos avaliar a envolt?ria da edifica??o, identificando aquelas edifica??es que s?o adequadas e que ir?o garantir um desempenho m?nimo no qual seus usu?rios possam sentir-se em conforto. Atualmente, est?o em vigor no Brasil duas normas que abordam o desempenho das edifica??es: a NBR 15220 (2005) e a NBR 15575 (2013). Alguns estudos apontam inconsist?ncias nessas normas, principalmente no que se refere aos valores-limite estabelecidos para as caracter?sticas termof?sicas das paredes e coberturas. O objetivo deste trabalho ? avaliar o conforto t?rmico de uma edifica??o residencial multifamiliar adotando os valores-limite de Mahoney, comparando os resultados com os obtidos a partir dos valores normativos para cada uma das zonas bioclim?ticas. A an?lise foi realizada por meio de simula??es no EnergyPlus? para o per?odo de 1 ano em 24 cidades brasileiras. Os resultados indicaram a necessidade de revis?o, principalmente dos valores adotados para a capacidade t?rmica das paredes e para a transmit?ncia t?rmica e a absort?ncia solar das coberturas da norma NBR 15220. Al?m disso, h? a necessidade de rever valores da capacidade t?rmica das paredes e da capacidade t?rmica e da absort?ncia solar das coberturas no caso da norma NBR 15575.One of the purposes of thermal performance standards for buildings is to evaluate the building envelope, identifying those building that are appropriate and can guarantee a minimum performance and hence the thermal comfort of users. In Brazil, there are currently two standards that regulate the thermal performance of residential buildings: NBR 15220 (2005) and NBR 15575 (2013). Some studies point out inconsistencies in these standards, especially with regard to the limit values for the thermo-physical characteristics of walls and roofs. The aim of this paper is to evaluate the thermal comfort of a multifamily residential building, adopting Mahoney?s limit values, comparing these results with those obtained through the normative values for each of Brazil?s bioclimatic zones. The analysis was performed through simulations using EnergyPlus? during one year in 24 Brazilian cities. The results point to the need to review especially the values adopted for the thermal capacity of walls and the thermal transmittance and solar absorptance of envelopes in NBR 15220 (2005), as well as the need to establish values for the thermal capacity of walls and the thermal capacity and solar absorptance of envelopes in the case of NBR 15575

Conjunto para habitação social com princípios bioclimáticos para o município de Governador Valadares, MG

Este artigo apresenta a aplicação de conceitos da arquitetura bioclimática em um projeto para habitação social concebido para o município de Governador Valadares-MG, para o qual foram propostas tipologias distintas de habitação e áreas de uso comum. Objetiva incentivar a promoção de projetos mais racionais do ponto de vista energético, os quais sejam economicamente viáveis em longo prazo, confortáveis para seus habitantes e adequados ambientalmente. Além dos princípios bioclimáticos, foram utilizados conceitos da engenharia simultânea para direcionar as decisões de projeto de maneira simultânea e interligada. O desenho urbano e as edificações foram projetados considerando as especificadades locais como o clima quente e úmido, o relevo acidentado, e a existência de um curso d’água no terreno, dentre outros condicionantes projetuais. O ordenamento considerou os cálculos de declividade do terreno, das densidades populacionais e da proporção entre a área construída, livre e arborizada. Também foram respeitadas as normas de circulação e de acessibilidade urbana. Na fase de pré-projeto, o uso das tabelas de Mahoney foi fundamental para determinar as principais diretrizes climáticas do desenho urbano e das edificações.  A declividade do terreno natural foi avaliada a partir de um programa computacional – ArcMap, que gerou mapas temáticos. A execução de maquete física do terreno auxiliou também nos estudos de ventilação e insolação, realizados, respectivamente, em túnel de ventos e heliodon. As necessidades sociais foram respeitadas baseando-se em um levantamento do padrão familiar e social da cidade. Além disso, os materiais e as técnicas construtivas foram escolhidos conforme as características locais. De uma área total de 5 hectare, 64% foi parcelada em lotes; o restante foi destinado ao sistema de circulação, à implantação de equipamentos comunitários e aos espaços livres. Foram propostas quatro tipologias distintas de habitações

Methodology for integration of the climate criteria for urban planning in small and medium-sized cities in the central west of Brazil

The present work starts from the problem of the lack of insertion of issues related to climate within the current context of formulating proposals and guidelines for urban legislation in small and medium-sized cities. It is proposed to study the situation of the city of Sinop, located in the North of Mato Grosso, in Brazilian Legal Amazon. The objective is to develop a methodology for evaluating and formulating proposals and guidelines related to the adequacy of urban spaces to the climate in which they operate. The developed methodology organizes the results obtained mainly in graphs and maps, from mobile transects, conducted in the two seasons of the year, the hot and dry season, and the hot and humid season. Measurements took place at three different times, on four days. The maps of the areas with climate change throughout the year and of classification of urban structures according to their ability to impact the climate are then produced, which generate the city's climate analysis map. This provides subsidies for the preparation of the map of indications for urban planning. The developed methodology showed an efficient and inexpensive way to obtain climatological data, allowing the insertion of climate issues in urban legislation.O presente trabalho parte do problema da falta de inserção das questões relacionadas ao clima no contexto atual de formulação de propostas e diretrizes para a legislação urbana em cidades de pequeno e médio porte. Propõe-se estudar a situação da cidade de Sinop, localizada no Norte de Mato Grosso, na Amazônia Legal Brasileira. O objetivo é desenvolver uma metodologia de avaliação e formulação de propostas e diretrizes relacionadas à adequação dos espaços urbanos ao clima em que se inserem. A metodologia desenvolvida organiza os resultados obtidos principalmente em gráficos e mapas, a partir de transectos móveis, realizados nas duas estações do ano, a quente e seca, e a quente e úmida. As medições ocorreram em três momentos distintos, em quatro dias. Em seguida, são produzidos os mapas das áreas com mudanças climáticas ao longo do ano e de classificação das estruturas urbanas de acordo com sua capacidade de impactar o clima, que geram o mapa de análise climática da cidade. Isso fornece subsídios para a elaboração do mapa de indicações para o planejamento urbano. A metodologia desenvolvida mostrou-se uma forma eficiente e econômica de se obter dados climatológicos, permitindo a inserção das questões climáticas na legislação urbana

Daytime thermal comfort in urban spaces: A field study in Brazil

AbstractThis article presents the results from thermal comfort surveys in two squares located in the city of Belo Horizonte, Brazil over two different seasons. Objective environmental parameters were compared with subjective responses collected during field surveys in order to evaluate thermal comfort conditions people experience and identify potential thermal adaptation processes. Individuals and behavioral’ characteristics were also taken into account. The summer survey was carried out in March 2013 and the winter survey in July 2013, both comprising a total of 1693 interviewees. The PET index was calibrated to determine the thermally acceptable range. Neutral and preferred temperatures, for both summer and winter, were obtained in order to assess thermal preference. The results show that people were more tolerant in one of the squares (Liberdade square) in winter, considering the same thermal conditions. These findings were associated to psychological processes related to thermal adaptation, such as naturalness, perceived control, experience (thermal history on longer timescales – seasonal) and environmental diversity - along with the presence of greater adaptive opportunities. The calibration of the PET index, resulted in the definition of the thermal acceptability range of: “Cold” for PET values bellow 19 °C; “Neutral” for PET values between 19 °C and 27 °C; “Hot” for PET values greater than 27 °C. Neutral temperatures were 27.7 °C, in summer, and 15.9 °C, in winter; while preferred temperatures were 14.9 °C, in summer, and 20.9 °C, in winter. Design strategies, such as shading, exposure to the wind and providing increased environmental diversity may improve urban environments and pedestrians' experience in cities

Avaliação de modelos de índices adaptativos para uso no projeto arquitetônico bioclimático

What kind of adaptive index is suitable for use in Brazil, being able to reflect the condition of acclimatization of the population in its results? This work has as objective the identification of an adaptive thermal comfort index adjusted to different existing climatic conditions in Brazil that can be used at the initial stages of the building project. The methodology adopted in this work is the comparison among four different adaptive indices and those ones validated by regional Brazilian studies in different climatic regions. Moreover, the four adaptive models were used as project tools when designing solar devices in different Brazilian cities. The performance of the devices was evaluated by means of computational simulation. The result was the selection of an index and range of comfort better sensitive to the different Brazilian climatic conditions. We found out that these indices are important tools in bioclimatic design, but its use in assessing the environmental comfort of the users has limitations.Qual modelo de índice adaptativo é adequado para uso no Brasil, sendo capaz de refletir a condição de aclimatação da população em seus resultados? Este trabalho tem por objetivo a identificação de um índice de conforto adaptativo adequado às diferentes condições climáticas existentes no país e que possa ser utilizado nas etapas iniciais de projeto. A metodologia adotada neste trabalho é a comparação entre quatro diferentes índices de conforto adaptativo, com os parâmetros de conforto térmico definidos por estudos regionais brasileiros de conforto térmico e de seu uso para diferentes condições climáticas. Além disso, os quatro modelos são utilizados como ferramenta de projeto no dimensionamento de dispositivos de proteção solar em diferentes cidades brasileiras, sendo o desempenho dos dispositivos avaliado por meio de simulação computacional. O resultado é a seleção de um índice e de uma faixa de conforto com melhor resposta para as diferentes condições climáticas brasileiras. Observou-se que esses índices são ferramentas importantes no projeto bioclimático, mas seu uso na avaliação do conforto ambiental dos usuários possui limitações

Avaliação de modelos de índices adaptativos para uso no projeto arquitetônico bioclimático

Qual modelo de índice adaptativo é adequado para uso no Brasil, sendo capaz de refletir a condição de aclimatação da população em seus resultados? Este trabalho tem por objetivo a identificação de um índice de conforto adaptativo adequado às diferentes condições climáticas existentes no país e que possa ser utilizado nas etapas iniciais de projeto. A metodologia adotada neste trabalho é a comparação entre quatro diferentes índices de conforto adaptativo, com os parâmetros de conforto térmico definidos por estudos regionais brasileiros de conforto térmico e de seu uso para diferentes condições climáticas. Além disso, os quatro modelos são utilizados como ferramenta de projeto no dimensionamento de dispositivos de proteção solar em diferentes cidades brasileiras, sendo o desempenho dos dispositivos avaliado por meio de simulação computacional. O resultado é a seleção de um índice e de uma faixa de conforto com melhor resposta para as diferentes condições climáticas brasileiras. Observou-se que esses índices são ferramentas importantes no projeto bioclimático, mas seu uso na avaliação do conforto ambiental dos usuários possui limitações