Simulação computacional como ferramenta de auxílio ao projeto: aplicação em edifícios naturalmente ventilados no clima de Natal/RN

Natural air ventilation is the most import passive strategy to provide thermal comfort in hot and humid climates and a significant low energy strategy. However, the natural ventilated building requires more attention with the architectural design than a conventional building with air conditioning systems, and the results are less reliable. Therefore, this thesis focuses on softwares and methods to predict the natural ventilation performance from the point of view of the architect, with limited resource and knowledge of fluid mechanics. A typical prefabricated building was modelled due to its simplified geometry, low cost and occurrence at the local campus. Firstly, the study emphasized the use of computational fluid dynamics (CFD) software, to simulate the air flow outside and inside the building. A series of approaches were developed to make the simulations possible, compromising the results fidelity. Secondly, the results of CFD simulations were used as the input of an energy tool, to simulate the thermal performance under different rates of air renew. Thirdly, the results of temperature were assessed in terms of thermal comfort. Complementary simulations were carried out to detail the analyses. The results show the potentialities of these tools. However the discussions concerning the simplifications of the approaches, the limitations of the tools and the level of knowledge of the average architect are the major contribution of this study

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

A ventilação natural se constitui no principal recurso passivo para obtenção do conforto térmico em climas quentes e úmidos, além de promover a redução do consumo energético com condicionamento artificial. Entretanto, existem restrições ao seu uso por parte dos arquitetos por não haver garantias de que ela possa resolver os problemas de conforto térmico, quando comparada aos sistemas artificiais. Nesse sentido, decidiu-se investigar formas de prever o comportamento da ventilação natural através de ferramentas de simulação computacional, visando auxiliar a decisão arquitetônica. O objeto de estudo é o edifício préfabricado tipo galpão devido às suas características geométricas e à freqüência de uso na região, especificamente no campus universitário central da UFRN. Foi utilizado um programa de dinâmica de fluidos (Computational Fluid Dynamics - CFD) e um de simulação do comportamento térmico e energético de edificações (energy tool - ET). A pesquisa priorizou a discussão dos procedimentos necessários para viabilizar as análises da ventilação em galpões. Durante seu desenvolvimento, é mostrado como o método teve que ser adequado à complexidade de sucessivas abordagens, resultando em simplificações e incertezas de resultados. Para exemplificar a abordagem são apresentados alguns resultados de simulações. Ao final, as limitações e potencialidades do método são discutidas com base nas características dos códigos de simulações utilizados, das condições de simulação e da representatividade dos modelos