Study of natural ventilation for a modular façade system in wind tunnel tests

Wind tunnel tests are a reliable tool to determine the effect of natural ventilation on buildings. This paper presents results of wind tunnel tests conducted to evaluate the influence of ventilation modules positioning on a façade system. Modules positioning was modified, resulting in different façade configurations. The tests were carried out with the use of a model, varying the position of the ventilation modules in the façade configuration. The cases tested were six ventilation modules positioned below the window-sill (ventilated window-sill), and three ventilation modules positioned above and below the façade. The façade system proposed was movable and interchangeable so that the same basic model could be used to test the possibilities for ventilation. Wind speed measurements were taken inside and outside the model for the different façades configurations to evaluate the best performance in relation to natural ventilation. Singleâ sided and Cross ventilation were considered for wind speed measurements. Results show the use of six ventilation modules positioned below the window-sill, forming "a ventilated window-sill" is the best solution in terms of natural ventilation

Passive façade solutions: tromble wall thermal performance and glazing daylighting performance for Guimarães - Portugal

Recently façade systems have integrated passive solutions to reduce the energy consumption in buildings and improve their occupants’ comfort. This paper reports the results of the thermal performance of Trombe walls and daylighting of glazing modules of a façade system in Portugal. Trombe walls are massive walls separated from the outdoors by glazing and an air space, which absorbs the solar energy and releases it selectively to the inside of the building at night. Computational simulations were carried out with the Design Builder, Ecotect and Desktop Radiance programs. The use of Trombe walls and double self-cleaning glass in the façade system led to a decrease in the heating energy needs.(undefined)The authors gratefully acknowledge the financial support provided by Erasmus Mundus ISAC - Improving Skills Across Continents for this researc

Glazing façade modules : daylighting performance simulation for Bragança, Coimbra, Évora and Faro

The daylighting performance improvement is one better strategy to reduce the artificial lighting consumption in buildings and obviously requires solar radiation from the exterior. Daylighting comes not only from direct sunlight but also from illumination provided by the sky on overcast days. Particular attention must be given to daylighting while designing a building when the aim is to maximize visual comfort or to reduce energy consumption. Visual comfort of glazing façades is a fundamental characteristic to the global comfort. Additionally, this work reports a part of the results of an ongoing investigation about a new façade system concept: "Façade Modules for Eco-Efficient Refurbishment of Buildings", especially on the daylighting performance of double glazing modules. Ecotect 5.6 software was used to obtain the daylight factor and illuminance level for four Portugal cities and two double glazing façade modules, composed by green solar control glass and low-e glass; selfcleaning glass and float clear glass. A typical dwelling room (25m²) was simulated. Daylight factor and illuminance level were obtained by means of computational simulations. These results were compared to daylighting standards and recommendations. Results showed a better daylight performance for double self-cleaning glazing for all cities. A lower performance was observed when using green solar control glass and low-e glass.Erasmus Mundus - ISAC – Improving Skills Across Continent

Estudo da eficiência energética de fachadas fotovoltaicas em Portugal

A redução dos níveis de CO2 emitidos para a atmosfera, resultantes do consumo energético, vem constituindo ao longo dos últimos anos uma preocupação global. Neste sentido, a União Européia vem desenvolvendo um conjunto de documentos que visam a regulamentação da redução do consumo de energia e das emissões de gases com efeito estufa, e aumento da quota de energias renováveis até 2020. O uso de sistemas fotovoltaicos em fachadas se insere nesse contexto de aumento da quota de energias renováveis. Os ganhos que a fachada fotovoltaica apresenta são referentes à eficiência energética e ao desempenho ambiental dos edifícios. Diante desses aspectos foi executado um estudo para Portugal (Porto, Lisboa e Faro) sobre uso de painéis fotovoltaicos em fachadas por meio de simulação computacional no qual foram analisadas as características dos painéis mais eficientes. Para alcançar tais resultados, a metodologia incluiu simulações computacionais realizadas com o software SolTerm 5.0. Com base nos resultados, observou-se que existe um potencial para o uso de painéis fotovoltaicos em Portugal, principalmente para latitudes próximas à Faro. Além disso, observou-se que o tipo de tecnologia com maior rendimento são os painéis de silício policristalino na posição inclinada, sendo que o tipo de painel fotovoltaico mais eficiente foi o Kyocera KC167G-2, seguido do painel BP 3160. Através da comparação dos resultados de simulação computacional com outros estudos, verificou-se que a ferramenta computacional utilizada se apresenta viável para a análise da eficiência energética deste tipo de sistema. The reduction in CO2 emitted in the atmosphere resulting from energy consumption has constituted a global concern over the past years. Thus, the EU has developed a set of proposals in order to reduce the energy consumption and emissions of greenhouse gases, encouraging the use of renewable energy until 2020. On this topic, the photovoltaic facade is known to be a solution that allows both energy efficiency and environmental performance of buildings. In this respect, a study of facade systems that incorporate photovoltaic panels, considering computational simulations for Portugal, is presented in this work. The main objective of the present research is to analyze the characteristics and parameters that define of more efficient systems based on computer simulations. On this purpose, the version 5.0 of SolTerm computer program was used. The results show that there is a high potential on the use of the proposed technology in Portugal, especially in Faro region, because of its latitude. Besides, inclined polycrystalline silicon solar panels achieved the best results. Considering the energy efficiency and environmental performance, the most efficient panel was the Kyocera KC167G-2, followed by BP 3160. It should be noted that the comparison of results obtained by numerical simulation and the ones presented in literature show that the use of computer programs is viable to the analysis of energy efficiency of the photovoltaic systems in façades.Os autores agradecem ao Programa Erasmus Mundus ISAC - Improving Skills Across Continents pelo apoio financeiro a esta pesquisa.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Análise do conforto térmico na obra de João Filgueiras Lima, Lelé: Hospitais Sarah de Salvador e do Rio de Janeiro

Estratégias passivas de projeto reduzem significativamente o uso de ar condicionado e melhoram o conforto térmico dos usuários. Isto pode ser ilustrado através dos hospitais da Rede Sarah Kubitschek projetados pelo arquiteto João Filgueiras Lima, Lelé, cujas soluções além de propiciarem ambientes mais agradáveis e salubres, evitam o uso de sistemas mecânicos de resfriamento, reduzindo o consumo de energia elétrica. Deste modo, o presente artigo tem como objetivo avaliar o conforto térmico dos hospitais Sarah de Salvador e do Rio de Janeiro, através de medições in loco da temperatura do ar, umidade relativa do ar e velocidade do ar. A análise dos resultados foi baseada em leituras de projeto, na norma ASHRAE Standard 55/2004 e em parâmetros adquiridos na literatura especializada. Os resultados demonstram a preocupação de Lelé na incorporação de aspectos bioclimáticos nos projetos. No Sarah - Salvador, alguns ambientes permaneceram fora da zona de conforto no período do meio dia, devido ao ganho de calor pela cobertura. No entanto, o uso da ventilação natural auxilia no efeito de resfriamento, melhorando o conforto térmico nos espaços internos. Já no Sarah - Rio, todos os ambientes permanecem dentro da zona de conforto proposta pela ASHRAE 55.Design passive strategies reduces the use of air conditioning significantly and improve users' thermal comfort. This be illustrated through the Sarah network of hospitals designed by the architect João Filgueiras Lima, Lélé, whose solutions providing more pleasant environments and avoid the use of cooling mechanical systems. This paper aims to evaluate the thermal comfort of Sarah hospitals located in Salvador and Rio de Janeiro cities, through measurements on site of air temperature, air relative humidity and wind velocity. The results analyses are based on projects lectures, ASHRAE Standard 55/2004 and parameters acquired in the specialized literature. The results demonstrate the Lelé's concern in incorporating the bioclimatic aspects in his projects. The measurements show that the midday period some Salvador hospital environments remain outside of the comfort zone due to heat gain from coverage. However, the use of natural ventilation, allows a cooling effect during this period, improving the thermal conditions in internal spaces. In the case of Rio de Janeiro hospital, all environments are inside the comfort zone proposal by ASHRAE Standard 55.À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelo financiamento da presente pesquisa e a toda a equipe dos hospitais Sarah de Salvador e Rio de Janeiro, que permitiram a realização das medições in loco

Eficiência energética de fachadas fotovoltaicas destinadas às diferentes latitudes de Portugal

A redução dos níveis de CO2 emitidos para a atmosfera, resultantes do consumo energético, vem constituindo ao longo dos últimos anos uma preocupação global. Neste sentido, a União Européia vem desenvolvendo um conjunto de documentos que visam a regulamentação da redução do consumo de energia e das emissões de gases com efeito estufa, e aumento da quota de energias renováveis até 2020. O uso de sistemas fotovoltaicos em fachadas se insere nesse contexto de aumento da quota de energias renováveis. Os ganhos que a fachada fotovoltaica apresenta são referentes à eficiência energética e ao desempenho ambiental dos edifícios. Diante desses aspectos foi executado um estudo para Portugal sobre uso de painéis fotovoltaicos em fachadas por meio de simulação computacional no qual foram analisadas as características dos painéis mais eficientes. Para alcançar tais resultados, a metodologia incluiu simulações computacionais realizadas com o software SolTerm 5.0. Com base nos resultados, observou-se que existe um potencial para o uso de painéis fotovoltaicos em Portugal, principalmente para latitudes próximas à Évora. Além disso, observou-se que o tipo de tecnologia com maior rendimento são os painéis de silício policristalino na posição inclinada, sendo que o tipo de painel fotovoltaico mais eficiente foi o Kyocera KC167G-2, seguido do painel BP 3160. Através da comparação dos resultados de simulação computacional com outros estudos, verificou-se que a ferramenta computacional utilizada se apresenta viável para a análise da eficiência energética deste tipo de sistema.The reduction in CO2 emitted in the atmosphere resulting from energy consumption has constituted a global concern over the past years. Thus, the EU has developed a set of proposals in order to reduce the energy consumption and emissions of greenhouse gases, encouraging the use of renewable energy until 2020. On this topic, the photovoltaic facade is known to be a solution that allows both energy efficiency and environmental performance of buildings. In this respect, a study of facade systems that incorporate photovoltaic panels, considering computational simulations for Portugal, is presented in this work. The main objective of the present research is to analyze the characteristics and parameters that define of more efficient systems based on computer simulations. On this purpose, the version 5.0 of SolTerm computer program was used. The results show that there is a high potential on the use of the proposed technology in Portugal, especially in Évora region, because of its latitude. Besides, inclined polycrystalline silicon solar panels achieved the best results. Considering the energy efficiency and environmental performance, the most efficient panel was the Kyocera KC167G-2, followed by BP 3160. It should be noted that the comparison of results obtained by numerical simulation and the ones presented in literature show that the use of computer programs is viable to the analysis of energy efficiency of the photovoltaic systems in façades

Specification of glazings for façades based on spectrophotometric characterization of transmittance

The correct specification of glazings for façades can reduce the energy consumption in buildings. The heat exchange occurs through transparent surfaces and radiation reaches the building as light and heat. Therefore, glazings significantly contribute to the heat transfer between outdoor and indoor spaces and act directly on daylighting and thermal comfort. This paper reports on the spectrophotometric characterization of glazings transmittance for the study of components of a modular façade system and its suitability for the climate of Portugal (temperate climate). The study focused on results of spectrophotometric measurements of optical properties, specifically the transmittance of some types of glazings (solar control, self-cleaning, low-e, float, and extra-clear) and two types of double glazings. The results show the percentage of transmission to ultraviolet, visible, and near-infrared regions and its importance, which enabled the analysis of the glazing efficiency regarding daylighting and the correlation to thermal performance. Subsidies and indications for the specification and adequate uses of transparent surfaces have been presented and complemented the datasheets available from the manufactures.This research was funded by Erasmus Mundus External Cooperation Window–ISAC: Improving Skills Across Continents (Framework Partnership Agreement 2008-1021/001 FRAMEECW L16 Coimbra, Specific Grant Agreement 2008-3628/001-001-MUN-ECW)

Estudo da ventilação natural em túnel de vento para um sistema de fachadas modular

Os ensaios em túnel de vento são uma ferramenta confiável para determinar o efeito da ventilação natural em edifícios. Por meio do presente estudo são analisadas as condições de ventilação de um modelo, de acordo com o posicionamento de módulos de ventilação num sistema de fachadas. Os ensaios foram realizados em túnel de vento, variando a posição dos módulos de ventilação na configuração fachada. Os casos apresentados serão dois, um deles com seis módulos de ventilação posicionados no peitoril da janela (peitoril ventilado) e outro com três módulos de ventilação posicionados acima e abaixo na fachada. Trata-se de um sistema de fachadas móvel e intercambiável, de forma que o mesmo modelo básico fosse utilizado para testar as diferentes possibilidades de ventilação. Medições da velocidade do ar foram obtidas para o interior e exterior do modelo para as diferentes configurações de fachadas, de modo a avaliar o melhor desempenho em relação à ventilação natural. Casos com e sem ventilação cruzada foram considerados para medição da velocidade do ar. Os resultados indicaram que o uso de módulos de ventilação posicionados abaixo do peitoril da janela, formando um peitoril ventilado foi a melhor solução em termos de ventilação natural. Wind tunnel tests are a reliable tool to determine the effect of natural ventilation on buildings. This paper discusses the ventilation conditions of a model, according to the ventilation modules positioning in a façade system. The tests were carried out in a wind tunnel, varying the position of the ventilation modules in the façade configuration. The cases presented were two, one with six ventilation modules positioned below the window-sill (ventilated window-sill), and another with three ventilation modules positioned above and below the façade. The façade system proposed was movable and interchangeable so that the same basic model could be used to test the possibilities for ventilation. Air speed measurements were taken inside and outside the model for the different façades configurations to evaluate the best performance in relation to natural ventilation. Single-sided and Cross ventilation were considered for air speed measurements. Results show the use of six ventilation modules positioned below the window-sill, forming a “ventilated window-sill” was the best solution in terms of natural ventilation.Os autores agradecem o apoio financeiro concedido pelo programa Erasmus Mundus ISAC – Improving Skills Across Continents a presente pesquisa.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Absortâncias e emitâncias efetivas de superfícies: um método para estimá-las, um modelo experimental e exemplos de suas importâncias

Imperfeições, saliências e reentrâncias existentes nas superfícies típicas das edificações constituem obstáculos que podem alterar significativamente o comportamento delas em relação aos fluxos por radiação. Além de ampliar a área efetiva de troca de calor, criam sombras e reflexões, que não ocorreriam em. Assim, os procedimentos de cálculo, ao invés de considerar as superfícies perfeitamente lisas e planas, deveriam aplicar correções nas propriedades radiativas das superfícies. Denominam-se efetivas as absortâncias e emitâncias que resultam dessas correções. O presente artigo apresenta um método simples desenvolvido para avaliar essas influências e exemplifica a importância das correções acima mencionadas, apresentando resultados de simulações elaboradas no programa EnergyPlus para uma edificação de geometria simples, submetida ao longo de 1 ano ao clima da cidade de Brasília. Adotando-se absortâncias e emitâncias efetivas, os resultados das simulações revelam diferenças de até 2,8 ºC nas temperaturas internas do ar em relação às obtidas desprezando-se as influências que as ondulações das telhas exercem sobre os fluxos radiantes. Considerando o uso de condicionadores de ar, essa diferença pode representar uma variação de cerca de 30% nas estimativas de consumo de energia

Absortância solar e desempenho térmico de tintas frias para uso no envelope construtivo

Materials with low absorptance and high emittance are known as cool materials. When used on the building envelope these materials decrease building surface temperatures, reducing energy demand in conditioned buildings and making more comfortable non conditioned buildings. In this work, cool and standard paints for exterior walls and roofs were comparatively evaluated through their absorptance and emittance properties, as well as the thermal performance evaluation with surface temperature measurements. Cool paints were selected from available products in the Brazilian and international market, as well as standard paints with the same color, totaling 15 samples. Results indicated that cool paints with low near-infrared absorption, but with the same color of standard ones have lower solar absorptance. Surface temperature measurements for samples exposed to the sun confirmed that coatings solar absorptance directly affects the thermal performance of painted surfaces, which corroborates that as lower is the surface solar absorptance, lower is the building envelope temperature. It was observed that the potential to use cool paints on buildings results from the decrease in the near-infrared solar absorptance, with the possibility to use paints with darker colors, but with better thermal performance when compared with standard paints with the same color.Materiais que apresentam baixas absortâncias e altas emissividades são conhecidos como materiais refletivos ou frios. Esses materiais, quando usados como revestimento no envelope construtivo permitem a redução de temperaturas superficiais nos edifícios, minimizando a necessidade de energia para refrigeração em edificações artificialmente condicionadas e tornando mais confortáveis edificações não condicionadas. Neste trabalho, tintas frias e convencionais para pintura externa de paredes e coberturas são avaliadas comparativamente através da caracterização de suas absortâncias e emissividades, assim como o desempenho térmico das mesmas a partir de medições de temperaturas superficiais. Foram selecionadas tintas frias para pintura de paredes e coberturas a partir de produtos disponíveis no mercado nacional e internacional, assim como tintas convencionais de cores correspondentes, totalizando 15 amostras. Os resultados indicaram que tintas frias com baixa absorção no infravermelho-próximo, porém de cor e tonalidade iguais às tintas convencionais, resultam em tintas com menores absortâncias solares. As temperaturas superficiais das amostras expostas ao sol evidenciaram que a absortância solar das tintas afeta diretamente o desempenho térmico das superfícies pintadas, comprovando que quanto mais baixa é a absortância solar da superfície, menor a temperatura do envelope construtivo. Observou-se que o grande potencial de uso das tintas frias em edificações é resultado da diminuição da absortância solar na região do infravermelho, com a possibilidade de se utilizar cores de tonalidade mais escura, porém com melhor desempenho térmico quando comparadas com tintas convencionais de cor e tonalidade semelhante