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

Visualização analógica da ventilação natural na mesa d´água: Avaliação do desempenho de traçadores por injeção direta

A mesa d’água é um equipamento hidráulico utilizado para visualizações analógicas da ventilação natural em edificações de forma simplificada e didática. Contudo, é necessário um maior conhecimento sobre seu funcionamento e a influência de diversos parâmetros na visualização do fluxo de ar. Diante disso, o objetivo deste artigo é avaliar o desempenho de diferentes traçadores por injeção direta. Foram escolhidos três traçadores seguindo critérios ambientais. Posteriormente, diferentes concentrações destes materiais foram ensaiadas em uma única frequência (20Hz), a fim de se avaliar o padrão do fluxo de ar em relação à literatura especializada e o contraste para melhor visualização do fenômeno analisado. Após esses primeiros resultados, o traçador selecionado foi submetido a testes de velocidade, utilizando um cubo de isopor, variando a concentração e mantendo a mesma frequência. Por fim, utilizando o traçador e a concentração selecionados foram realizados testes de visualização em diferentes frequências. Os resultados apresentam desempenho suficiente dos três traçadores, em relação à visualização do fenômeno; é apresentado um desempenho “ótimo” na concentração de 200ml; e é observado que o aumento da concentração do traçador, assim como o aumento da frequência, ocasiona padrões de fluxo mais instáveis, com maiores formações de vórtices e recirculações internas, o que pode dificultar a leitura do fenômeno

Sheds extratores e captadores de ar: influência da geometria e da dimensão das aberturas no desempenho da ventilação natural nas edificações

A ventilação natural é uma eficiente estratégia projetual para o condicionamento térmico passivo de edificações, ocorrendo por ação dos ventos, efeito chaminé ou pela combinação de ambos. Dentre as estratégias de ventilação, destacam-se os sheds, aberturas no telhado, que funcionam como captadores ou extratores de ar, dependendo de sua localização em relação aos ventos dominantes. O objetivo desse artigo é avaliar a influência da variação na geometria dos sheds e na dimensão das aberturas de entrada e saída de ar no desempenho da ventilação natural. O sistema foi avaliado para os ângulos de incidência dos ventos externos de 0° e 45° (extração) e 135° e 180° (captação). A metodologia adotada foi a simulação por Dinâmica dos Fluídos Computacional (CFD), utilizando como ferramenta o software CFX. Foram realizadas análises quantitativas (taxas de renovação de ar/hora e coeficiente de pressão nas aberturas) e qualitativas (planos de contorno e vetores de direção e intensidade do fluxo de ar). Os resultados indicam que sheds com geometrias aerodinâmicas e o aumento das aberturas de saída de ar incrementam o fluxo de ar interno. Para os sheds captadores o aumento isolado das aberturas de entrada de ar não proporciona uma melhora significativa na captação dos ventos pela cobertura

Air extracting and capturing sheds for natural ventilation induction in buildings

A ventilação natural é uma das estratégias mais eficientes para o condicionamento térmico passivo de edificações, ocorrendo por ação dos ventos, por efeito chaminé ou pela combinação de ambos. Em áreas densamente ocupadas, a velocidade do vento é reduzida pelos diversos obstáculos locais, tornando o efeito chaminé e a captação pela cobertura as alternativas mais viáveis para indução da ventilação natural em edificações. Dentre as estratégias de ventilação, destacam-se os sheds, aberturas no telhado, que funcionam como captadores ou extratores de ar, dependendo de sua localização em relação aos ventos dominantes. Apesar de terem um grande potencial, são pouco utilizados devido à falta de dados técnicos acessíveis ao projetista. Além disso, muitas vezes são utilizados para captação ou para extração do ar de forma aleatória, sem uma análise da influência dos parâmetros projetuais na ventilação natural. Essa pesquisa parte da hipótese que existe diferença nesses parâmetros para um shed extrator e para um shed captador de ar e que é possível otimizar a ventilação natural através desses dispositivos. O objetivo geral foi avaliar o impacto de diferentes parâmetros projetuais e climáticos no desempenho de sheds captadores e extratores de ar e propor diretrizes para o projeto desses dispositivos. A metodologia foi composta de estudos paramétricos, a fim de investigar a interdependência de diferentes parâmetros projetuais na ventilação natural por sheds e realizar análises comparativas. O processo baseou-se em análises numéricas através de simulações CFD e a verificação desses resultados por meio de ensaios experimentais em túnel de vento. As análises mostraram uma boa compatibilidade entre os resultados numéricos e experimentais, obtendo uma diferença de no máximo 10% entre as duas ferramentas para a maioria dos pontos monitorados. Com relação às simulações computacionais, constatou-se que o desempenho de sheds é fortemente influenciado pela velocidade e pelos ângulos de incidência dos ventos externos. Além disso, notou-se que existem diferenças nos parâmetros projetuais para um shed extrator e para um captador, sendo que alguns casos apresentaram bons desempenhos em ambas as situações. Por fim, conclui-se que é possível otimizar o uso da ventilação natural através desses dispositivos, sendo que esses resultados auxiliam a prática do projeto arquitetônico na determinação de configurações adequadas.Natural ventilation is one of the most important strategies for passive cooling of indoor environments. It can occur by wind forces, stack effect or a combination of both strategies. In urban areas the wind speed is reduced due to several obstacles. Stack effect and air intake by the roof can be viable alternatives to induce natural ventilation in buildings. Among the ventilation strategies, sheds can be highlighted. These structures consist of roof openings that work as collectors or extractors of air, depending on their location in relation to the prevailing wind directions. Although they have great potential, they are seldom used by Brazilian architecture, due to lack of technical data available to the designer. Besides, sometimes the sheds are used for air intake or exhaustion without any detailed analysis on the influence of different building design parameters on natural ventilation. The starting hypothesis of this research is that there is a difference in construction parameters for an exhaustion and intake sheds and it is possible to optimize the use of natural ventilation through these devices. The research aims to investigate the potential of air extracting and capturing sheds to promote indoor natural ventilation and proposes guidelines for the design of these devices. The applied methodology consists on parametric studies to investigate the interdependence of different design parameters for natural ventilation in sheds and perform comparative analyzes. The procedure was based on CFD simulations and the verification of such results through experimental tests using wind tunnel. The analyses showed a good compatibility between the numerical and experimental results, obtaining a maximum difference of 10% between the two tools for most of the monitored points. The computer simulations showed that sheds performance is strongly influenced by the external wind speed and its incidence angles. In addition, it was noted that there are differences in design parameters for air extracting and capturing sheds and some cases showed a good performance in both situations. Finally, it was concluded that it is possible to optimize the use of natural ventilation through these devices, and these results support the practice of architectural design in determining appropriate settings

The evolution of the thermal comfort and natural ventilation strategies in João Filgueiras Lima, Lelé: Salvador and Rio de Janeiro Sarah Network of Rehabilitation Hospitals

O emprego da ventilação e da iluminação natural nas construções minimiza os impactos ambientais e possibilita uma maior harmonia entre o entorno e o edifício. Isso pode ser ilustrado através das obras do arquiteto João Filgueiras Lima, Lelé, que proporcionam o uso racional da energia elétrica, conforto aos usuários e humanização dos espaços. Este trabalho evidencia as metodologias de projeto de Lelé e sua equipe na elaboração de um edifício mais confortável. Posteriormente, identifica as estratégias de conforto térmico e ventilação natural utilizadas por ele, por meio da comparação e avaliação de dois hospitais da Rede Sarah, localizados nas cidades de Salvador - BA e do Rio de Janeiro - RJ. A análise se divide em duas etapas: primeiramente a qualitativa, através da identificação e caracterização dessas estratégias. Em seguida, é efetuada a análise quantitativa, por meio de medições in loco das variáveis ambientais temperatura, umidade relativa e velocidade do ar e dos níveis de iluminância e através de ensaios no túnel de vento. A análise dos resultados é baseada em entrevistas; pesquisas de campo; nas normas ASHRAE Standard 55-2004 e NBR/ABNT 5413; na comparação da velocidade do vento em cada hospital analisado nos ensaios no túnel de vento e nos parâmetros adquiridos em literatura especializada. As análises apresentadas neste trabalho demonstram a preocupação de Lelé na incorporação dos aspectos bioclimáticos desde a concepção do projeto, destacando a importância de suas experiências profissionais. Além disso, destaca-se que a principal evolução que ocorreu no Sarah Rio foi à estrutura e a geometria da cobertura em sheds.The use of natural ventilation and lighting by buildings reduces the environmental impacts and allows a better harmony between the building and its surroundings. It can be seen in the work of the architect João Filgueiras Lima, Lelé, which provides a rational use of electricity, comfort to the users and the humanization of the spaces. This work shows Lelés design methodology for the conception of a more comfortable building. After that, this research identifies thermal comfort and natural ventilation strategies used by this architect through the evaluation of two Sarah Network Rehabilitation hospitals, which are located in the Salvador - BA and Rio de Janeiro - RJ. The analysis is divided in two steps: initially a qualitative analysis based on the identification and characterization of these strategies. Then it was done the quantitative analysis based on field research of environmental variables as temperature, humidity and air velocity, lighting levels and also through wind tunnel experiments. The analysis of the results was based on interviews, field research, the ASHRAE 55-2004 and NBR/ABNT 5413 standards, the comparison of the air velocity variables in each hospital analyzed in the wind tunnel, and the data obtained in specialized literature. The analysis presented in this work shows the Lelés concern about the incorporation of bioclimatic aspects since the design conception, highlighting the importance of his professional experiences. Furthermore, the results indicated that the main evolution occurred in the Rio de Janeiro Sarah Hospital was about structure and geometry of the sheds on the roofing

The evolution of the thermal comfort and natural ventilation strategies in João Filgueiras Lima, Lelé: Salvador and Rio de Janeiro Sarah Network of Rehabilitation Hospitals

O emprego da ventilação e da iluminação natural nas construções minimiza os impactos ambientais e possibilita uma maior harmonia entre o entorno e o edifício. Isso pode ser ilustrado através das obras do arquiteto João Filgueiras Lima, Lelé, que proporcionam o uso racional da energia elétrica, conforto aos usuários e humanização dos espaços. Este trabalho evidencia as metodologias de projeto de Lelé e sua equipe na elaboração de um edifício mais confortável. Posteriormente, identifica as estratégias de conforto térmico e ventilação natural utilizadas por ele, por meio da comparação e avaliação de dois hospitais da Rede Sarah, localizados nas cidades de Salvador - BA e do Rio de Janeiro - RJ. A análise se divide em duas etapas: primeiramente a qualitativa, através da identificação e caracterização dessas estratégias. Em seguida, é efetuada a análise quantitativa, por meio de medições in loco das variáveis ambientais temperatura, umidade relativa e velocidade do ar e dos níveis de iluminância e através de ensaios no túnel de vento. A análise dos resultados é baseada em entrevistas; pesquisas de campo; nas normas ASHRAE Standard 55-2004 e NBR/ABNT 5413; na comparação da velocidade do vento em cada hospital analisado nos ensaios no túnel de vento e nos parâmetros adquiridos em literatura especializada. As análises apresentadas neste trabalho demonstram a preocupação de Lelé na incorporação dos aspectos bioclimáticos desde a concepção do projeto, destacando a importância de suas experiências profissionais. Além disso, destaca-se que a principal evolução que ocorreu no Sarah Rio foi à estrutura e a geometria da cobertura em sheds.The use of natural ventilation and lighting by buildings reduces the environmental impacts and allows a better harmony between the building and its surroundings. It can be seen in the work of the architect João Filgueiras Lima, Lelé, which provides a rational use of electricity, comfort to the users and the humanization of the spaces. This work shows Lelés design methodology for the conception of a more comfortable building. After that, this research identifies thermal comfort and natural ventilation strategies used by this architect through the evaluation of two Sarah Network Rehabilitation hospitals, which are located in the Salvador - BA and Rio de Janeiro - RJ. The analysis is divided in two steps: initially a qualitative analysis based on the identification and characterization of these strategies. Then it was done the quantitative analysis based on field research of environmental variables as temperature, humidity and air velocity, lighting levels and also through wind tunnel experiments. The analysis of the results was based on interviews, field research, the ASHRAE 55-2004 and NBR/ABNT 5413 standards, the comparison of the air velocity variables in each hospital analyzed in the wind tunnel, and the data obtained in specialized literature. The analysis presented in this work shows the Lelés concern about the incorporation of bioclimatic aspects since the design conception, highlighting the importance of his professional experiences. Furthermore, the results indicated that the main evolution occurred in the Rio de Janeiro Sarah Hospital was about structure and geometry of the sheds on the roofing

Análise da ventilação natural em uma habitação de interesse social, com diferentes configurações de muro, através de simulações CFD

Natural ventilation is an efficient strategy for passive thermal conditioning of buildings. However, this resource is often underused in social housing (HIS), characterized by standard projects without considering the region's climatic characteristics. In addition, these houses are set up in small lots with the presence of walls for the residents' security and privacy, significantly impacting on the use of external winds. The article discusses how HIS projects are very underutilized from the point of view of natural ventilation, since the use of simple and low-cost strategies helps with thermal comfort in addition to maintaining the safety and privacy of residents, such as the use of permeable walls.La ventilación natural es una estrategia eficiente para el acondicionamiento térmico pasivo de edificios. Sin embargo, este recurso a menudo se subutiliza en viviendas sociales (HIS), caracterizado por proyectos estándar sin tener en cuenta las características climáticas de la región. Además, estas casas están ubicadas en pequeños lotes con la presencia de muros para la seguridad y privacidad de los residentes, lo que afecta significativamente el uso de vientos externos. El artículo analiza cómo los proyectos de HIS están muy infrautilizados desde el punto de vista de la ventilación natural, ya que el uso de estrategias simples y de bajo costo ayuda al confort térmico además de mantener la seguridad y la privacidad de los residentes, como el uso de paredes permeables.A ventilação natural é uma estratégia eficiente para o condicionamento térmico passivo de edificações. No entanto, muitas vezes esse recurso é subutilizado em habitações de interesse social (HIS), caracterizadas por projetos padrões sem considerar as características climáticas da região. Além disso, essas habitações são implantadas em lotes pequenos com a presença de muros para segurança e privacidade dos moradores, impactando significativamente no aproveitamento dos ventos externos. O artigo aborda como os projetos das HIS são muito subutilizados do ponto de visto da ventilação natural, visto que o uso de estratégias simples e de baixo custo ajudam no conforto térmico além de manter a segurança e a privacidade dos moradores, tais como o uso de muros permeáveis

Integrated design of industrialized building systems: The Technology Center of the Sarah Network - CTRS, Brazil

The design process of a building should be a collective activity, with the participation of different specialties. In these processes, an effective coordination is necessary to foster interactivity among design team. In Brazil, the hospital design process developed by architect João Filgueiras Lima at the Technology Center of The Sarah Network of Rehabilitation Hospitals (CTRS) is was important example of integrated design to industrialized buildings, by encompassing all stages of the built process. The CTRS was an innovative experience of construction industrialization in Brazil, and also a major center for research. The present study analyzes the integrated design process at the CTRS, through a case study, based on direct observations, guided visits, survey of data in the CTRS design collection and interviews with architect João Filgueiras Lima, known as  Lelé and professionals of his team. The results show the development of all stages of the building in the CTRS, from the planning to the maintenance, which facilitates the design process and improves the building functioning

Influência do número de sheds e da distância horizontal entre eles no desempenho da ventilação natural

A ventilação natural é uma eficiente estratégia para o condicionamento térmico passivo de edificações, e muitas vezes o seu potencial está relacionado às decisões em projeto diferentes do modelo convencional. Um exemplo são os sheds, aberturas na cobertura que funcionam como captadores ou extratores de ar, dependendo de sua localização em relação aos ventos dominantes. O objetivo do artigo é avaliar a influência do número de sheds e da distância entre eles no desempenho da ventilação natural. Os ângulos de incidência dos ventos analisados foram 0°, 45°, 135° e 180°. A metodologia adotada foi simulação por Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), utilizando o software CFX. Os resultados indicam que o aumento do número de sheds reduz a renovação de ar interna para as situações de extração e captação de ar. Por outro lado, o aumento da distância entre esses dispositivos, incrementa o fluxo de ar interno para os sheds captadores. No entanto, teve-se uma redução na renovação de ar para os sheds extratores de ar. Isso ocorre pela redução da área total das abertiras de saída de ar, que apresenta uma influência na vazão volumétrica do edifício. Nos sheds captadores de ar o incremento ocorre, pois, apesar do aumento da distância ter reduzido o número das aberturas de entrada de ar, torna os sheds mais efetivos para captar o fluxo de ar