Thermal comfort offered by certain tree species: evaluation of the radius of influence through different comfort indices

The thermoregulatory characteristics of trees can be used effectively when there is knowledge available about the thermal comfort provided by an individual isolated tree in its radius of influence. Several thermal comfort indices have been used, but only a few of them are actually adapted to the Brazilian reality. The aim of this study is to compare results using three thermal comfort indices in outdoor environments - the Tridimensional Bioclimatic Chart, and the PET and PMV indices to evaluate the performance of three different species in the urban microclimate: Ipê-Amarelo, Jambolão and Mangueira. The research was divided into three stages: (a) selection of appropriate measurement sites and individual trees; (b) collection of environmental parameters: solar radiation, air and globe temperatures, relative humidity and wind speed; (c) comparison of the results obtained for the three indices through the parameter Comfort Hours Unit. The results show that the thermal comfort provided by species throughout the year regardless of the thermal comfort index used in the analysis depends on the canopy architecture. Ipê-amarelo is the species that provides the best thermal comfort sensation, while perennial species like Jambolão and Mangueira influence the thermal sensation in the near surroundings more strongly in summer than in winter, with more comfortable conditions in the shadow of the tree canopy.As características termorreguladoras das árvores podem ser mais bem aproveitadas quando há um conhecimento sobre o conforto térmico proporcionado por um indivíduo arbóreo isolado em seu raio de influência. Vários índices de avaliação de conforto térmico têm sido utilizados, mas poucos são, de fato, adaptados à realidade brasileira. O objetivo deste trabalho é comparar os resultados de três índices de conforto térmico em ambientes externos, a Carta Bioclimática Tridimensional para clima Tropical de Altitude, o PET e o PMV, para a avaliação do comportamento de três diferentes espécies arbóreas no microclima urbano: ipê-amarelo, jambolão e mangueira. A pesquisa foi dividida em três etapas: (a) seleção dos locais de medição apropriados e os indivíduos arbóreos; (b) coleta dos parâmetros ambientais: radiação solar, temperatura do ar e de globo, velocidade do vento e umidade relativa do ar; e (c) comparação de índices por meio do parâmetro Unidade de Hora Confortável. Os resultados mostram que o conforto térmico propiciado pelas diferentes espécies ao longo do ano, independentemente dos índices utilizados na análise, dependem da arquitetura da copa. O ipê-amarelo é a espécie que proporciona melhor sensação de conforto térmico, enquanto as espécies perenes, como o jambolão e a mangueira, têm maior influência sobre a sensação térmica no entorno imediato no período de verão do que no inverno, com condições mais confortáveis encontradas à sombra da copa da árvore.103117Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Paredes orientadas a leste e a oeste: uma abordagem crítica em relação ao conforto e à eficiência energética

The primary aim of this paper is to compare the thermal and energetic response under periodic conditions of two west-oriented wall systems, which have the same performance when analyzed under steady-state environments. Thermal inertia has been addressed using periodic solutions of the heat conduction equation proposed by Fourier, by means of harmonic analysis, for a period of twenty-four hours, in the region of Campinas - SP. In Brazil, walls and roof systems have traditionally been designed using the steady-state overall heat transfer coefficient (U-value). Uvalues only allow preliminary design decisions for some wall and roof systems, as they do not encompass the dynamic performance of the thermal wave. The results show that two identical walls under steady-state conditions may have very distinct thermal and energetic performances, when analyzed under dynamic environments. The suggested inferences are that the selection of local walls and roof systems should be based on their ability for peak load leveling and on the consequences for cooling energy demand, and that the use pattern of the building has also to be considered.O objetivo principal deste artigo é a comparação térmica e energética em regime periódico de duas paredes com orientação leste e oeste com desempenhos idênticos em regime permanente. O fenômeno da inércia térmica foi analisado empregando-se soluções periódicas para a equação de condução de calor proposta por Fourier. Utilizou-se o método da análise harmônica para cálculo dos coeficientes, através de um período de 24 h, para a região de Campinas, SP. Tradicionalmente no Brasil, sistemas de coberturas e paredes têm sido concebidos com base no coeficiente global de transmitância térmica (U). Os valores de U possibilitam apenas a tomada de decisões preliminares sobre a adoção de determinados sistemas de coberturas e paredes, uma vez que eles não retratam o comportamento dinâmico da onda térmica. Os resultados mostram que duas paredes idênticas em regime permanente podem apresentar comportamentos térmico e energético bastante distintos, quando analisadas em condições dinâmicas. Infere-se, portanto, que a seleção de sistemas de paredes, e também de coberturas, deve se basear nos efeitos sobre a capacidade de nivelamento dos picos de carga térmica e sobre a demanda por energia gerada artificialmente para o conforto, guardando relação também com o regime de utilização da edificação em questão

Comportamento térmico de ambientes internos sob a influência de envoltórias verdes

As envoltórias verdes são um meio de tornar a vegetação parte integrante da edificação e de seus sistemas, tais como o de resfriamento passivo. No entanto, as dinâmicas que sustentam o bom desempenho térmico destas envoltórias dependem de diversas variáveis. O objetivo deste artigo foi identificar, através de revisão sistemática da literatura recente sobre o tema, o comportamento térmico de ambientes construídos internos sob a influência das envoltórias verdes e verificar quais são as possíveis variáveis de desempenho térmico, conforme suas características. Os trabalhos analisados mostram que a redução de temperatura do ambiente interno é significativa, sendo mais acentuada no caso de paredes verdes. O desempenho térmico das envoltórias verdes depende de variáveis como o tipo de vegetação, densidade de folhagem, composição do substrato, etc., destacando as características climáticas, apesar da maioria das pesquisas focar em resultados de outras variáveis. Foi possível, também, verificar pontos frágeis do conhecimento atual, como as lacunas a respeito do peso da umidade do substrato no resfriamento de coberturas verdes e da falta de estudos que comparem o desempenho de coberturas verdes com coberturas de telhas cerâmicas ou de fibrocimento. A análise das variáveis identificou que estas exercem entre si relações multifacetadas, o que tornou evidente que determinar hierarquias entre estas não é possível e nem prudente. A análise da coerência entre as variáveis é mais importante do que a determinação de hierarquia entre as mesmas, bem como esta ação deve preceder a definição das características de uma determinada envoltória verde a ser implantada em dado lugar

Performance-based validation of climatic zoning for building energy efficiency applications

Climatic zoning for building energy efficiency applications is an important element in building energy policy and regulations. There are several methodologies available to conduct climatic zoning, providing significantly different results. Currently, there are no procedures to assess the validity of a proposed climatic zoning, hindering the decision to use one particular climatic zoning methodology instead of another. This paper introduces a quality index and a procedure to support the validation of climatic zoning. The procedure is based on building performance simulation results concerning the building stock that is targeted in the climatic zoning policy or program. Simulation results are used to calculate a new index, the Mean Percentage of Misclassified Areas (MPMA), which assesses the quality of the zoning under analysis. The capabilities of this procedure were demonstrated by the evaluation of four alternatives for the climatic zoning of Nicaragua, obtained using different methodologies and previously reported in the literature. The building stock used in this case study is composed of a few archetypes based on typical naturally ventilated dwellings in this country. Simulations were conducted using the program EnergyPlus for a total of 328 locations in Nicaragua. Degree-hours of discomfort based on the adaptive model of ASHRAE Standard 55 were used as a performance indicator. Results indicate that zoning obtained using cluster analysis and cooling degree-days may misclassify 1 out of 5 areas in Nicaragua (MPMA around 18% to 20%). This study concludes that the validation procedure and proposed index are useful for highlighting qualities and deficiencies of existing climatic zoning methods, particularly when these methods are used in less conventional applications, such as for policy making targeting naturally ventilated dwellings in tropical climates. The application of this procedure in more than 50 countries which adopt climatic zoning is foreseen as the next step in his area, substantially affecting the prescription of building materials and components worldwide

Conforto térmico propiciado por algumas espécies arbóreas: avaliação do raio de influência através de diferentes índices de conforto

As diferentes espécies arbóreas comportam-se de maneiras distintas no microclima urbano. As características termorreguladoras das árvores podem ser mais bem aproveitadas quando há um conhecimento sobre o conforto térmico proporcionado por um indivíduo arbóreo isolado em seu raio de influência. Vários índices de avaliação de conforto térmico têm sido utilizados em pesquisas empíricas importantes, mas poucos são, de fato, adaptados à realidade brasileira. O objetivo deste trabalho é comparar os resultados de três índices de conforto térmico em ambientes externos, a Carta Bioclimática Tridimensional para clima Tropical de Altitude, o PET e o PMV, para a avaliação do comportamento de diferentes espécies arbóreas no microclima urbano. A metodologia adotada compreendeu as seguintes etapas: a) seleção dos locais de medição apropriados e os indivíduos arbóreos, com a escolha das espécies ipê-amarelo – Tabebuia chrysotricha (Mart. ex DC.) Standl. – (decídua), jambolão – Syzygium cumini L. – e mangueira – Mangifera indica L. – (perenes); (b) coleta dos parâmetros ambientais: radiação solar, temperatura do ar e de globo, velocidade do vento e umidade relativa do ar; a diferentes distâncias em relação ao tronco da árvore (2,5 m, 10 m, 25 m, 50 m); e (c) comparação de índices por meio do parâmetro Unidade de Hora Confortável (UHC). Os resultados mostram que o conforto térmico propiciado pelas diferentes espécies ao longo do ano, independentemente dos índices utilizados na análise, dependem da arquitetura da copa. O ipê-amarelo é a espécie que proporciona melhor sensação de conforto térmico em diferentes distâncias durante o ano. Já as espécies perenes, como o jambolão e a mangueira, têm maior influência sobre a sensação térmica no entorno imediato no período de verão do que no inverno, com condições mais confortáveis encontradas à sombra da copa da árvore

Vamos passear na floresta! O conforto térmico em fragmentos florestais urbanos

Esta pesquisa investigou o papel dos fragmentos florestais urbanos no conforto térmico. Para tanto, foram monitoradas cinco localidades na cidade de Campinas (Brasil) durante o verão, outono e inverno de 2009. Os dados microclimáticos foram obtidos com o uso de uma estação meteorológica portátil, que mediu temperatura e umidade do ar, radiação, velocidade do vento e temperatura de globo. Além disso, aplicou-se questionários estruturados e fez-se observações de campo para a avaliação das condições de conforto térmico e da percepção ambiental dos usuários. Os índices PMV e PET foram calculados com o software RayMan 1.2 e comparados com os votos dados nas entrevistas. Os resultados indicam que os fragmentos florestais urbanos contribuem para o conforto térmico. A porcentagem de indivíduos sob condição de neutralidade térmica varia entre os índices: 72,4% consideravam-se confortáveis; 63,3% encontravam-se na faixa de temperatura PET entre 18 ºC e 23 oC; e 39,8% estavam na faixa de conforto do PMV entre -0,5 a +0,5. Os usuários percebem os bosques como locais confortáveis, o que é atribuído à presença da natureza. No entanto, notam problemas relacionados à conservação e à ocupação das áreas. O microclima específico da floresta, o ar fresco e a percepção de ar puro foram citados pela população e podem ser relacionados ao conforto ambiental