Análise da eficiência energética da envoltória de um projeto padrão de uma agência bancária em diferentes zonas bioclimáticas brasileiras

Este trabalho analisou e classificou o desempenho energético da envoltória de um projeto padrão de uma agência bancária por meio de parâmetros do Método Prescritivo do Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C), em diferentes zonas bioclimáticas brasileiras (ZB’s). Nas situações em que o edifício apresentou oportunidades de melhoria, foram testadas estratégias bioclimáticas em relação às aberturas envidraçadas, tais como sombreamentos (AVS e AHS) e fator solar dos vidros (FS). Em apenas seis situações verificou-se que a envoltória do projeto padrão original não atingiu o nível “A”. Para esses casos, foram alterados fatores relacionados a AVS, AHS e FS nas equações do Método Prescritivo para obtenção de um valor do indicador de consumo da envoltória (ICenv) que a classificasse com o nível “A”. Para avaliar o potencial de economia de energia elétrica do sistema de ar condicionado com as alterações propostas, foi realizada a simulação computacional com o programa EnergyPlus considerando o projeto original e o projeto otimizado. Os resultados da simulação mostraram que é possível uma economia de até 26,0% no consumo de energia elétrica para o projeto otimizado com a fachada principal orientada para o Oeste na cidade de Curitiba/PR (ZB-1). Para a implantação da agência com a fachada principal para o Oeste na cidade de Brasília/DF (ZB-4), a simulação apontou uma economia de até 30,5% com a alteração do FS dos vidros. Para a cidade de Cuiabá/MT (ZB-7), as alterações das variáveis na equação do Método Prescritivo apontaram possibilidades de redução do consumo apenas para modificações no fator AVS, sendo esta de 0,7% (fachada Sul), 2,8% (fachada Leste) e 3,9% (fachada norte)

Estudo do desempenho térmico de células-teste enterrada e semienterrada

Uma alternativa construtiva vernacular dos grupos indígenas na região sul do Brasil baseava-se no enterramento da edificação com o provimento de cobertura leve. O presente estudo tem por objetivo avaliar o desempenho térmico de células-teste enterradas e semienterradas quando comparadas a uma célula controle térrea visando uma arquitetura bioclimática que utilize métodos passivos. O método é baseado na comparação das variações de temperatura medida no interior de células-teste quanto à temperatura externa e do solo medidos em Curitiba, PR, durante o período de inverno. As células testes foram confeccionadas em escala reduzida, todas com as mesmas dimensões e especificações de materiais. Para a avaliação de desempenho foram analisados a amplitude térmica, o atraso térmico, as diferenças de temperaturas e amplitudes de sensores superficiais e os índices de conforto de cada célula-teste. A análise de dados constatou que a célula-teste enterrada apresentou menor amplitude térmica e maior atraso térmico. No que tange à somatória dos graus-hora fora da faixa de temperatura de conforto, a célula-teste enterrada obteve o menor tempo em desconforto durante o período de inverno. Foi possível verificar também que quanto maior a área em contato com o solo, melhores as condições de conforto observadas

Análise da eficiência térmica de um protótipo de radiador radiativo noturno

This study focuses on nocturnal radiative cooling as a passive way of cooling buildings. Due to the lack of studies on the radiator’s features that determines its efficiency, the thermal performance of a prototype radiator was characterized according to three methods: (a) the analytical method to quantify the cooling potential of a surface exposed to the local atmospheric conditions; (b) a field experiment with a pilot system; and (c) a CFD numerical method. All methods used the same environmental data collected in the field experiment as input. Experimental results showed similar behavior to the theoretical cooling achieved by the analytical method. Likewise, the simulations’ results allowed the prediction of the thermal behavior of the prototype radiators. Both CFD simulations and thermal images enabled the identification of a steep decline in temperature in the initial stretch of the prototype radiator and its stagnation in the remaining water path. Thus, a parallel arrangement was simulated for the water channels and improved performance up to 9.6%. Besides showing that the CFD simulations are a viable alternative to determine the arrangement of the radiators, this study concluded that parallel oriented flow could increase the cooling rate and thermal efficiency. Keywords: Nocturnal radiative cooling. Prototype radiator. Passive cooling. Thermal simulation in CFD.Este estudio se centra en el enfriamiento radiativo nocturno como una forma pasiva de enfriar edificios. Debido a la falta de estudios sobre las características del radiador que determinan su eficiencia, se caracterizó el desempeño térmico de un radiador prototipo de acuerdo con tres métodos: (a) el método analítico para cuantificar el potencial de enfriamiento de una superficie expuesta a las condiciones atmosféricas locales; (b) un experimento de campo con un sistema piloto; y (c) un método numérico CFD. Todos los métodos utilizaron como entrada los mismos datos ambientales recopilados en el experimento de campo. Los resultados experimentales mostraron un comportamiento similar al enfriamiento teórico logrado por el método analítico. Asimismo, los resultados de las simulaciones permitieron predecir el comportamiento térmico de los radiadores prototipo. Tanto las simulaciones CFD como las imágenes térmicas permitieron identificar un fuerte descenso de la temperatura en el tramo inicial del radiador prototipo y su estancamiento en el resto del trayecto del agua. Así, se simuló un arreglo paralelo para los canales de agua y se mejoró el desempeño hasta en un 9.6%. Además de mostrar que las simulaciones CFD son una alternativa viable para determinar la disposición de los radiadores, este estudio concluyó que el flujo orientado en paralelo podría aumentar la velocidad de enfriamiento y la eficiencia térmica.Palabras clave: Enfriamiento radiativo nocturno. Radiador prototipo. Refrigeración pasiva. Simulación térmica en CFD.Este artigo trata do resfriamento radiativo noturno como estratégia de arrefecimento passivo de edificações. Devido à falta de estudos sobre a eficiência de radiadores com esta finalidade, buscou-se caracterizar termicamente um protótipo de radiador a partir de três métodos com o objetivo de prever o seu desempenho térmico: (a) método analítico para quantificar o potencial teórico máximo que o resfriamento radiativo noturno atinge submetido às condições atmosféricas; (b) medição em campo durante funcionamento de um sistema piloto; e (c) método numérico por simulações computacionais em CFD; utilizando os mesmos dados ambientais coletados no experimento. Sob mesmas condições climáticas, os resultados experimentais demonstraram o resfriamento similar ao teórico, ao passo que as simulações conseguiram prever os resultados do sistema experimental. Tanto as simulações computacionais quanto as imagens termográficas mostraram uma acentuada queda de temperatura de entrada com estagnação da temperatura no restante do trajeto interno pelo radiador. Levado isto em consideração, foi simulado um arranjo de canais em paralelo, que resultou em melhoria do desempenho térmico médio noturno de até 9,6%. Além da viabilidade das simulações CFD para determinar o desempenho térmico de possíveis arranjos de radiadores, este estudo concluiu que trajetos do fluido em paralelo resultam em maior resfriamento e eficiência térmica. Palavras Chave: Resfriamento radiativo noturno. Radiador protótipo. Resfriamento passivo. Simulação térmica em CFD

Avaliação termoacústica de habitações populares na vila tecnológica de Curitiba

The present paper presents thermal and acoustic performance evaluations carried out in low-cost houses located at the Technological Village of Curitiba. Two dwellings were evaluated, which were built using two different building systems: (a) Batistella building system, built with pre-fabricated reforestation wood modules and elements; and (b) Constroyer building system, composed of EPS plates, framed in a welded iron mesh, with structural plastering. The equipment used for temperature and relative humidity measurements were HOBO temperature and humidity data loggers, used in two different seasons: winter and summer. Each house had its thermal transmittance values and time lag calculated according to the Brazilian Standard for Thermal Performance of Buildings. The acoustical performance of the houses was analyzed by measuring acoustical insulation coefficients for façades and for inner walls between contiguous rooms. Regarding the thermal performance, the materials used in the envelope were quite significant for controlling heat gains and losses through the building elements as well as for regulating heat storage. In this respect, the system with highest thermal inertia presented better results. Results also indicated that both building systems had poor acoustic performance, due to the low acoustic insulation coefficient of the façade. The poor conservation state of doors and window frames has also contributed for the low acoustical performance of the façade.O presente trabalho apresenta as avaliações de desempenho térmico e acústico realizadas em moradias populares construídas na Vila Tecnológica de Curitiba. Duas moradias, com sistemas construtivos diferenciados, foram avaliadas: (a) o sistema construtivo Batistella, composto de módulos e componentes pré-fabricados de madeira de reflorestamento; e (b) o sistema construtivo Constroyer, composto de painéis de EPS (poliestireno expandido) envolto em telas de aço eletrossoldadas e argamassa projetada. Os equipamentos utilizados nas medições de temperatura e umidade relativa foram armazenadores (dataloggers) de temperatura e umidade da marca HOBO, para dois períodos: inverno e verão. Cada moradia teve seus valores de transmitância térmica e atraso térmico calculados pela Norma de Desempenho Térmico para Habitações Unifamiliares de Interesse Social - ABNT NBR 02:135.07-002 (2005a). Para se avaliar o desempenho acústico das moradias, foram realizadas medições in situ do coeficiente de isolamento acústico das fachadas e do coeficiente de isolamento acústico das paredes divisórias entre cômodos. Para o desempenho térmico, observou-se que os materiais usados na envoltória passam a ser determinantes tanto nos ganhos/perdas de calor através dos elementos construtivos quanto em sua capacidade de armazenar e reter calor, tendo o sistema com maior inércia térmica apresentado os melhores resultados. Os resultados mostraram que ambos os sistemas apresentam um desempenho acústico muito ruim, caracterizado por um baixo valor do coeficiente de isolamento acústico da fachada. Contribuiu também para o baixo desempenho acústico da fachada o estado sofrível de conservação de portas e esquadrias (caixilhos)

Impactos do uso de climatização artificial na percepção térmica em espaços abertos no centro do Rio de Janeiro

Estudos de percepção térmica em espaços abertos são fundamentais para um planejamento urbano climaticamente orientado. O presente artigo investiga a percepção térmica de usuários de espaços abertos no Centro da cidade do Rio de Janeiro, com o objetivo de analisar o impacto do uso prolongado de ar-condicionado nos votos de sensação e preferência térmicas. As respostas obtidas por meio de entrevistas estruturadas são comparadas a índices de conforto em espaços abertos (PET e UTCI), agrupando-se as respostas segundo a utilização ou não de climatização artificial, conforme reportado pelos entrevistados. As campanhas de monitoramento foram realizadas em períodos de verão entre 2012 e 2015. A organização semiexperimental da pesquisa envolveu a permanência dos equipamentos e pesquisadores em um único ponto por campanha, durante o período de 10 às 15 horas. Uma estação meteorológica Davis Vantage Pro2 foi utilizada para a coleta de dados concomitantemente à aplicação de questionários estruturados segundo a ISO 10551, aos quais incluíram-se questões acerca do uso de ar-condicionado no local de trabalho e no ambiente doméstico. Dos resultados obtidos, notou-se que o uso frequente de ar-condicionado impacta a percepção térmica dos usuários, e influencia na definição de limites de conforto em espaços abertos, para os índices PET e UTCI avaliados

Definição de faixas de conforto e desconforto térmico para espaços abertos em Curitiba, PR, com o índice UTCI

O planejamento e a readequação urbana de espaços abertos são capazes de promover a melhoria das condições térmicas externas, influenciando positivamente o uso de espaços abertos. Neste contexto, foi realizada uma pesquisa para analisar o conforto térmico de transeuntes em ruas de pedestre em Curitiba, Paraná. Este artigo tem como objetivo definir faixas de conforto e desconforto térmico para Curitiba, propondo tais faixas para o índice UTCI (Universal Thermal Climate Index) para as condições climáticas locais a partir de um percentual aceitável de pessoas insatisfeitas com o ambiente térmico no espaço aberto. Para tal, foram analisados dados climáticos e dados pessoais obtidos por meio de monitoramento de campo em ruas de pedestre. Conclui-se que o índice UTCI teve boa capacidade preditiva para a amostra analisada e que as diferenças entre os subgrupos gênero, idade e índice de massa corpórea eram pequenas. A partir das análises das respostas reais de sensação térmica sugerem-se as seguintes faixas de conforto/desconforto térmico: desconforto para o frio, Ta ≤ 15°C; conforto, 15°C < Ta < 24°C e desconforto para o calor, Ta ≥ 24°C. A análise do índice UTCI mostrou a necessidade de calibração das faixas, sendo sugeridas as seguintes faixas para situações climáticas similares às de Curitiba: desconforto para o frio, Ta ≤ 15°C; conforto, 15°C < Ta < 27°C e desconforto para o calor, Ta ≥ 27°C

Estratégias de melhoria do ambiente térmico diurno em situação de verão de uma fração urbana da cidade de São Paulo

A presente pesquisa visa a analisar o microclima em dois bairros com ocupação do solo diferenciada na cidade de São Paulo, as frações urbanas no Belém e no Jardim Paulista. Foram verificadas alterações no ambiente térmico na localidade menos vegetada a partir da introdução de arborização (no período diurno e sob condições de verão). Os dados microclimáticos foram obtidos por meio de medições simultâneas em campo no mês de fevereiro de 2011, totalizando 13 horas diurnas de medição em dois dias. A análise das variáveis microclimáticas relacionadas às características urbanas procura explicar as discrepâncias entre os ambientes térmicos de cada região. Por meio de simulações computacionais realizadas no programa ENVI-met, detectou-se que a estratégia de arborização distribuída ao longo da via, em ambos os lados, pode reduzir na melhor situação em 1,8 ºC a temperatura do ar

MODELO PREDITIVO DE SENSAÇÃO TÉRMICA EM ESPAÇOS ABERTOS EM CURITIBA, PR

Esta pesquisa tem como objetivo propor um modelo de predição de sensação térmica adequado às condições climáticas de Curitiba/PR. Foram realizados 15 levantamentos de campo, em ruas de pedestres, no período entre janeiro e agosto de 2009 e em junho de 2010, das 10h00 as 15h00 em dias de semana. Monitoraram-se dados climáticos e levantaram-se dados pessoais, com o uso de questionários. As respostas de sensação térmica, agrupadas em três categorias, foram analisadas pela Função Discriminante Linear (FDL) e pelo Modelo de Regressão Logístico (MRL). A FDL apresentou melhor desempenho, tendo taxa total de acerto de 53%, se mostrando adequada para a predição/avaliação da sensação térmica da população analisada

Economic-energetic feasibility study of the utilization of hollow concrete blocks with rubble in low-cost housing in Brasilia

Nesse trabalho, são analisadas alternativas energético-econômicas de paredes de bloco de concreto com preenchimento dos furos do bloco com entulho de demolição para habitações de interesse social. A hipótese do estudo tem como base o aumento da inércia térmica pelo uso do entulho no furo do bloco. Também são analisadas as influências do revestimento e da pintura de branco das paredes. Foram realizadas medições no verão em modelos reduzidos, denominados de test-cells, adotados como alternativa de maior facilidade e de menor custo de construção, comparativamente às habitações em escala real. Após as medições, procedeu-se à calibração do modelo utilizado nas test-cells e, em seguida, foram realizadas simulações de habitações em escala real. Os resultados apontam como sendo a melhor alternativa energético-econômica a solução com bloco de 14 cm de largura com entulho e sem revestimento. Ainda, a pintura na cor branca se mostrou fundamental para a melhoria no desempenho térmico das habitações. Essa alternativa representa uma nova possibilidade para a destinação do entulho de construção, com um menor prejuízo para o meio ambiente, além da economia de energia gerada.This study comprises an energetic and economic feasibility analysis of adding rubble to conventional masonry in low-cost houses. It was assumed that an increase in thermal mass should be expected with the addition of rubble to hollow concrete blocks. The study also analyzes the influence of adding external plaster and white painting to this masonry. Measurements in 1m³ test-cells were carried out during summer, followed by computer simulations in order to calibrate results obtained in the test-cells. After calibration, an ordinary low-cost house was simulated using the same configurations of the experimental part of the study with the purpose of evaluating resulting thermal performance in full scale. Results indicated that the best energetic and economic alternative consists of concrete blocks with 14 cm width with rubble internally and no plaster externally. It was also observed an improvement in the thermal performance of the simulated building with the white painting. Next to an improvement in thermal performance, a new possibility is presented regarding a proper destination of rubble from civil construction

Avaliação do potencial de resfriamento de um sistema teto-reservatório para condições subtropicais

O resfriamento evaporativo indireto (REI), caracterizado pela umidificação de coberturas e por produzir resfriamento sem aumentar a umidade relativa do interior da edificação, é uma estratégia de projeto bioclimático ainda relativamente pouco usada no horizonte brasileiro. O presente estudo tem por objetivo avaliar a aplicação de uma forma particular de REI (que alia o resfriamento evaporativo à inércia térmica propiciada por um reservatório d’água) para o condicionamento térmico de ambientes em situação de calor em Curitiba, cidade inserida na zona bioclimática 1. Foram confeccionados, monitorados e comparados inicialmente duas células-teste: um módulo de controle (MC) e um módulo experimental (ME), este dotado de uma cobertura estanque constituída de um reservatório d’água sujeita à evaporação. Uma segunda configuração do módulo experimental foi testada em um período de monitoramento subsequente, a qual possibilitou comparar-se o efeito do resfriamento com o reservatório vedado, ou seja, sem uso do REI, em uma situação de aumento da capacidade térmica da cobertura sem haver efeito evaporativo. Os resultados apontam para a vantagem do uso do REI para o resfriamento interno dos protótipos testados