Análise de componentes arquitetônicos para potencialização da ventilação natural com ênfase em captadores de vento

The building envelope is the principal mean of interaction between indoors and environment, with direct influence on thermal and energy performance of the building. By intervening in the envelope, with the proposal of specific architectural elements, it is possible to promote the use of passive strategies of conditioning, such as natural ventilation. The cross ventilation is recommended by the NBR 15220-3 as the bioclimatic main strategy for the hot and humid climate of Natal/RN, offering among other benefits, the thermal comfort of occupants. The analysis tools of natural ventilation, on the other hand, cover a variety of techniques, from the simplified calculation methods to computer fluid dynamics, whose limitations are discussed in several papers, but without detailing the problems encountered. In this sense, the present study aims to evaluate the potential of wind catchers, envelope elements used to increase natural ventilation in the building, through CFD simplified simulation. Moreover, it seeks to quantify the limitations encountered during the analysis. For this, the procedure adopted to evaluate the elements implementation and efficiency was the CFD simulation, abbreviation for Computer Fluid Dynamics, with the software DesignBuilder CFD. It was defined a base case, where wind catchers were added with various settings, to compare them with each other and appreciate the differences in flows and air speeds encountered. Initially there has been done sensitivity tests for familiarization with the software and observe simulation patterns, mapping the settings used and simulation time for each case simulated. The results show the limitations encountered during the simulation process, as well as an overview of the efficiency and potential of wind catchers, with the increase of ventilation with the use of catchers, differences in air flow patterns and significant increase in air speeds indoors, besides changes found due to different element geometries. It is considered that the software used can help designers during preliminary analysis in the early stages of design

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

A envoltória da edificação consiste no principal meio de interação entre ambiente e exterior, com influência direta no desempenho térmico e energético do edifício. Através da intervenção na envoltória, com a proposição de elementos arquitetônicos específicos, é possível promover o uso de estratégias passivas de condicionamento, a exemplo da ventilação natural. A ventilação cruzada é recomendada pela NBR 15220-3 como principal estratégia bioclimática para o clima quente e úmido de Natal/RN, oferecendo dentre outros benefícios, o conforto térmico dos ocupantes. As ferramentas de análise da ventilação natural, por sua vez, abrangem diversas técnicas, desde métodos de cálculos simplificados a simulações computacionais de fluidos, cujas limitações são discutidas em diversos trabalhos, porém sem detalhamento dos problemas encontrados. Neste sentido, o presente trabalho tem objetivo de avaliar o potencial dos captadores de vento, elementos de envoltória aplicados para incremento da ventilação natural na edificação, através de simulação simplificada em CFD. Além disto, busca quantificar as limitações encontradas durante as análises. Para tanto, o procedimento adotado para avaliar a aplicação e eficiência dos elementos foi a simulação computacional em CFD, sigla em inglês para Computer Fluid Dynamics, no software DesignBuilder CFD. Foi definido um caso base, onde se acrescentaram captadores de vento com diversas configurações, para compará-los entre si e avaliar as diferenças no fluxo e velocidades do ar encontradas. Inicialmente deu-se prosseguimento a testes de sensibilidade para familiarização com o software e observar padrões de simulação, com mapeamento das configurações utilizadas e tempo de simulação de cada caso simulado. Os resultados mostram as limitações encontradas durante o processo de simulação, assim como um panorama da eficiência e do potencial dos captadores de vento, com o incremento da ventilação com a utilização dos captadores, diferenças nos padrões de fluxo de ar e aumento considerável das velocidades do ar no interior do ambiente, além de alterações encontradas em função das diferentes geometrias do elemento. Considera-se que o software utilizado pode auxiliar projetistas durante análises preliminares em fases iniciais do projeto